Author: Поляков К.А.
Tags: химия аналитическая химия учебник по химии госхимиздат неметаллические химически стойкие материалы
Year: 1952
Text
В книге описаны неметаллические химически
стойкие материалы, применяемые для
изготовления химической аппаратуры и защиты ее от
коррозии. Приведены данные о свойствах
неорганических н органических химически стойких
материалов и о методах их испытания; описаны
особенности монтажа, эксплуатации и ремонта
аппаратуры, изготовленной из этих материалов, техника
футеровочных работ и нанесения покрытий.
Книга предназначена для инженерно-технических
работников заводов, монтажных и проектных
организаций и может служить практическим
пособием по выбору химически стойких материалов,,
монтажу и эксплуатации изготовленной из и их
аппаратуры.
К ЧИТАТЕЛЮ
Издательство просит присылать Ваши
замечания и отзывы об этой книге по адресу:
Москва, Новая площадь, 10, подъезд 11,
Госхимиздат
Редактор Т. А, Мискинова Техн. редактор С. И. Рахое
Т 08272, Подписано к печати 6/XII 1952 г. Бумага 60x92l/Jft^i3, 25
бумажных—26,5 печ. листа. Уч.-изд. листов 27,5. Тип. зн. в 1 печ. листе 415J0
Тираж 10000 екз* (первый завод 1—5000 эка.) Заказ 1270. Цена 14 р. 75 к.
Тип. Госхимиздата. Москва. 88. Угрешсъая
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ко 2-му изданию 7
Введение 9
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Глава L Методы испытания химически стойких неорганических материалов 1
Литература к гл. I 2
Глава II. Природные кислотоупоры 5
1. Общие сведения
Граниты
Листиварит
Кварцевый сиенит . . . . * .
Ьештаунит
Андезиты
Фельзит-порфир
Порфиры
Лавовые туфы . .
Асбест
Кварц, кварциты и кварцитовые песчаники
Пылевидный кварц (маршалит)
Прочие кислотоупорные минералы
2. Обработка природных кислотоупоров
3. Изготовление аппаратуры из природных кислотоупоров • . .
Подготовительные работы
Конструкции и монтаж типовых аппаратов ¦
Футеровка аппаратов природными кислотоупорами ....
Наполнение башен кварцем
Литература к гл. II
Глава IIL Силикатные кислотоупорные цементы
1. Исходные материалы для получения кислотоупорных цементов .
Растворимое стекло (силикат)
Наполнители
Ускорители процесса схватывания и твердения
2. Состав, свойства и применение кислотоупорных силикатных
цементов ..¦,..¦ * , . . .
Состав кислотоупорных цементов
Свойства кислотоупорных цементов
Процессы твердения кислотоупорных цементов
Применение кислотоупорных цементов для футеровки аппаратов
Эксплуатация и ремонт футерованных аппаратов .•."..
Литература к гл. III
Глава IV. Серные и глето-глицериновые цементы ... 10i
1. Серные цементы 101
% Глето-глицериновые цементы 104
Глава V. Кислотоупорный бетон . * 10в
1. Состав и свойства кислотоупорного бетона 106
2. Приготовление и укладка кислотоупорного бетона 11 i
3. Жаростойкий кислотоупорный бетон 114
4. Основы расчета аппаратов из кислотоупорного бетона .... 115
5. Аппараты из кислотоупорного бетона и их эксплуатация . . 116
6. Полы и перекрытия в химических производствах 119
Литература к гл. V 120
Глава VI. Керамические изделия 121
1. Каменно-керамические изделия 121
Прсстые керамические изделия 125
Ьолутонкие и тонкие керамические изделия 133
2. Фарфоровые изделия. 145
Ьрименепие фффсровых изделий 146
3. Шамотные огнеупорные изделия 147
Футеровка печей 149
Литература к гл. VI 153
Глава VI'/• Хямически стойкие материалы, получаемые плавлением горных
пород 154
1. Каменное литье 154
2. Силикатное стекло 158
3. Кварцевое стекло (плавленый кварц) 161
Литература к гл. VII 167
Глава VIII. Эмали 167
1, Состав и свойства эмалей 167
2. Эмалированная аппаратура *. . 170
Приемка эмалированной аппаратуры 175
Монтаж и эксплуатация эмалированной аппаратуры . . # . 176
Литература к гл. VIII 177
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Глава IX. Методы испытания химически столких органических материалов 179
Глава X. Пластические массы, лаки и клеи 200
Пластические массы, лаки и клеи на основе конденсационных смол . - 201
1. Лаки на основе фе+юло формальдегидных смол ш 203
2, Клен на основе феноло ф^мальдегидных смол 2U7
3, Нанесение бакелитовых покрытий 207
ьедготхвка ш вер\ности 209
Шпатлевка и нанесение бакелитового лака 211
4. Фаолит 214
Замазка, отверждающаяся на холоду 219
4
Изготовление изделий и аппаратов из фаолита 222
Футеровка аппаратов фаолитом 236
5. Текстолит 239
6. Резорцино-феноло-формальдегидные смолы 244
7. Кремнийорганические смолы (полисилоксаны) 245
8. Прочие конденсационные смолы 246
Пластические массы и лаки на основе полимеризациоиных смол . . • 248
1. Лаки на основе полихлорвиниловых смол 248
Применение полихлорвиниловых и перхлорвиниловых покрытий 252
2. Винипласт 260
Механическая обработка, сварка и склеивание винипласта . . 261
Изготовление изделий из винипласта 267
Монтаж и эксплуатация винипластовых трубопроводов . . . 276
Футеровка аппаратов винипластом 280
Контроль качества и ремонт винипластовых покрытий . . . 284
Изготовление аппаратуры из винипласта 287
3. Пластикат и текстовинит 2S0
4. Полиизобутилен 2Э2
Изготовление листов, шлангов и прокладочных пластин из
полиизобутилен а 296
Обработка, сварка и склеивание полиизобутилена и
композиций на его основе 297
Покрытие аппаратуры полиизобутиленом 301
Защита полиизобутиленовых покрытий футеровкой .... 306
Испытание аппаратов, покрытых полиизобутиленом, и техника
безопасности 307
5. Полиакриловые смолы (органическое стекло) . ^ 3Q7
6. Полистирол 314
7. Полиэтилен 318
8. Политетрафторэтилен . 319
9. Этинэль и асбовинил ¦ 321
10. Прочие полимеризационные смолы 326
Пластические массы и лаки на основе асфальто-пековых материалов . • 329
К Асфальто-пековые материалы 329
Асфальтовые битумы 330
Пеки 334
Искусственные асфальто-пековые материалы 335
2. Асфальто-пековые лаки 336
Нанесение лаковых покрытий 338
Способы получения лаков 339
3- Асфальто-пековые композиции 340
Теплостойкие битумные массы 344
Продорит, битумобетон, пекобетон 345
Изготовление изделий из асфальто-пековых масс 348
Рулонные и листовые материалы 349
Футеровка аппаратов с применением битумных материалов . . 352
Конструкции защитных покрытий 359
Эксплуатация аппаратов, футерованных асфальто-пековыми
материалами 361
Литература к гл. IX и X 361
5
Глава XL Антикоррозионные защитные покрытия на основе каучука . . 363
1. Каучук, резина и эбонит 363
2. Применение резины и эбонита в качестве антикоррозионных
покрытий (гуммирование) 369
3. Способы гуммирования аппаратуры 374
Гуммирование аппаратов листовой резиной 375
Вулканизация резиновых обкладок 380
Приемка, эксплуатация н ремонт гуммированных аппаратов . . 384
Техника безопасности 386
Литература к ъл. XI 387
Глава XII. Различные химически стойкие материалы 387
1. Фактис 387
2. Древесина 389
Химическая аппаратура из дерева 3^2
Слоистые древесные материалы Зоб
Пропитанная древесина 399
3. Углеродистые материалы 401
4. Гагат 411
Литература к гл. XII 413
Предметный указатель 414
ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
Неметаллические химически стойкие материалы в настоящее
время широко применяются для изготовления химической
аппаратуры и защиты ее от действия различных агрессивных агентов.
Из этих материалов в дореволюционное время в химическом
машиностроении применялись сравнительно немногие—керамика,
природные кислотоупоры, резина из привозного натурального
каучука, древесина. Производство большей части новых
неметаллических материалов, например пластических масс,
лакокрасочных материалов и клеев на основе синтетических продуктов,
кислотоупорных цементов и бетонов, каменного литья и многих
других, было освоено, в нашей стране в процессе реконструкции
отечественной промышленности. С развитием новой техники
ассортимент неметаллических химически стойких материалов и
области их применения все более расширяются. Директивы XIX
съезда пгртии по пятому пятилетнему плану развития СССР
предусматривают увеличение производства пластических масс и
развитие производства синтетических материалов—заменителей
цветных металлов.
Ввиду недостаточности в советской технической литературе
книг о свойствах и применении неметаллических химически
стойких материалов и разрозненности сведений о появившихся за
последние годы новых материалах автор считал
целесообразным дополнить новыми данными свою предыдущую книгу
<К. А. Поляков, Неметаллические химически стойкие
материалы, Госхимиздат, 1946) и переработать ее с учетом
поступивших замечаний и пожеланий читателей.
При выполнении намеченной работы автор пользовался
не только сведениями, имеющимися в советской и иностранной
литературе, но и практическими данными, собранными при
монтаже и эксплуатации химических заводов. Приведенные в книге
сведения должны помочь инженерам и техникам наиболее целесо-
образно применять на практике описанные материалы, выбирать
антикоррозионные материалы для конкретных условий,
правильно конструировать аппараты и наиболее надежно защищать их
от коррозии.
В какой мере автору удалось выполнить поставленные задачи,
предоставляется судить читателям, все критические замечания
которых будут приняты с благодарностью.
Глава «Пластические массы, лаки и клеи» написана
совместно с канд. техн. наук К- К- Поляковой.
Автор приносит глубокую благодарность управляющему
трестом «Монтажхимзащита» М. А. Шаргородскому и управляющему
трестом «Металлохимзащита» Н. И. Докину, предоставившим
ему возможность ознакомиться с имеющимися данными по защите
аппаратуры от коррозии неметаллическими химически стойкими
материалами.
К. А, Поляков
ВВЕДЕНИЕ
Выбор материалов для изготовления аппаратов и
оборудования в современной химической промышленности является
вопросом весьма важным и часто очень сложным. Разрушаюдее
действие кислот, щелочей, солей, газов и паров зависит не только от
их химической природы, концентрации и присутствующих
примесей, но также от температуры, давления и других условий.
Температура, при которой работают аппараты и оборудование в
химической промышленности, колеблется от —200° до +2500°;
применяемые давления также весьма различны—от глубокого
вакуума до 1000 am и выше.
Неправильный выбор материала приводит к
преждевременному износу аппарата и выходу его из строя. Ремонт аппарата
или замена его новым связаны с простоями в производстве.
Потери же материальных ценностей от простоев, в особенности в
непрерывных производствах, нередко превосходят стоимость
самих аппаратов.
Применение неметаллических химически стойких материалов
предотвращает разрушение аппаратов и удлиняет срок их службы;
во многих случаях, используя эти материалы, удается заменить
дорогостоящие цветные металлы и сплавы.
Некоторые новые производства в химической и родственных
ей отраслях промышленности удалось осуществить в
значительной степени благодаря применению неметаллических химически
стойких материалов.
Главнейшим потребителем всех видов неметаллических
материалов является основная химическая промышленность. Почти
все важнейшие аппараты в производстве серной кислоты
футеруют керамическими материалами, природными кислотоупорами,
каменным литьем и кислотоупорным бетоном. Кроме того, в де-
нитрационных, абсорбционных, промывных и сушильных баш-
нях в этом производстве применяют в качестве насадочных
материалов керамические кольца или кусковые природные
кислотоупоры. В аппаратах для концентрирования серной кислоты также
широко используются природные кислотоупоры и керамические
материалы. Корпусы электрофильтров изготовляют из
природных кислотоупоров, а осадительные электроды—из углеродистых
материалов.
Почти вся аппаратура для производства соляной кислоты
изготовляется из неметаллических материалов. Здесь находят
применение керамика, пластмассы, природные кислотоупоры,
плавленые горные породы, материалы на основе каучука и другие
неметаллические материалы.
Абсорбционные башни в производстве азотной кислоты
изготовляют как из специальных сталей, так и из природных
кислотоупоров. В обоих случаях в качестве насадки в этих башнях
служат керамические кольца.
Керамические материалы, пластмассы, плавленые горные
породы, материалы на основе каучука, битумов и пеков находят
применение для изготовления и защиты аппаратуры в
производствах фосфорной кислоты и фосфорных удобрений (преципитат,
обогащенный и двойной суперфосфат).
Аппараты и трубопроводы из керамики и пластических масс
применяют при сушке, охлаждении и транспортировании хлора.
Для футеровки аппаратов в производствах хлористого бария,
медного и железного купоросов, хлористого цинка, сульфата
аммония, сернокислого алюминия, нитратов и других солей при.
меняют керамические материалы и плавленые горные породы.
Для изготовления реакторов, фильтров, кристаллизаторов,
трубопроводов в анилино-красочной промышленности применяют
керамику, пластмассы, плавленые горные породы, материалы на
основе каучука и др.
Многие аппараты в производствах уксусной и муравьиной кис-
.лот выполнены из керамики и пластических масс.
В металлообрабатывающей промышленности для
изготовления травильных и гальванических ванн применяют керамические
материалы, кислотоупорный бетон, пластмассы, резину,
кислотоупорный и серный цементы.
Для изготовления сатураторов, циркуляционных кастрюль,
кастрюль обратного тока, ловушек, кристаллизаторов, мелан-
дсеров и других аппаратов в коксохимической промышленности
ю
применяют керамику, плавленые горные породы,
кислотоупорный бетон, пекобетон и другие неметаллические материалы.
В лесохимической и бумажной промышленности варочные
котлы, сдувочные колонны, отстойные цистерны, резервуары
для приготовления растворов солей серной, соляной и
сернистой кислот, аппараты для гидролиза древесины и т. д.
изготовляют с применением керамики, кислотоупорного бетона,
плавленых горных пород, глето-глицеринового цемента, а
также пластмасс и других неметаллических материалов.
В аппаратуре для очистки нефтяных продуктов в нефтяной
промышленности применяют керамические материалы, некоторые
виды пластических масс и резину. Из неметаллических
материалов изготовляют многие детали аппаратов для синтеза спирта из
продуктов пиролиза нефти.
В пищевой промышленности для экстрагирования, хранения
и консервирования различных пищевых продуктов широко при-
меняют аппараты из керамики и пластмасс. Аппараты для
расщепления и регенерации жиров часто футеруют керамическими
материалами.
В полиграфии и фотопромышленности ванны и кюветы
для травления клише, аппараты лля приготовления
проявителей и закрепителей, ванны для обработки светочувствительной
^бумаги, сосуды для хранения растворов ит. п, часто изготовляют
из керамики, стекла и пластмасс.
Из этого краткого, далеко не полного перечня областей
применения неметаллических химически стойких материалов можно
судить о той важной роли, которую они играют в современной
технике. Дальнейшее развитие производства неметаллических
мимически стойких материалов должно еще больше увеличить
их значение.
Неметаллические химически стойкие материалы
подразделяются на неорганические и органические материалы.
К неорганическим материалам относятся:
1. Природные кислотоупоры (горные породы),
j 2. Искусственные силикатные материалы, получаемые без
нагревания (кислотоупорные цементы и бетоны).
3, Искусственные силикатные материалы, получаемые путем
обжига силикатной массы до спекания (керамика, фарфор).
4- Материалы, получаемые плавлением горных пород
(каменное литье, силикатное и кварцевое стекло, эмали)*
и
Группа органических материалов охватывает:
1. Пластические массы, лаки и клеи на основе
конденсационных и полимеризационных смол, а также на основе битумов и
пеков.
2. Материалы на основе каучука.
3. Прочие виды материалов (фактис, дерево, графит, гагат).
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
ГЛАВА I
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИХ
НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Выбор методов испытания неорганических химически стойких
материалов определяется теми условиями, в которых данный
материал будет находиться при его эксплуатации.
Объемный вес. При испытании пористых материалов обычно
определяют их объемный, а не удельный вес. Для непористых
плотных материалов (например, металлов) величины объемного
и удельного веса совпадают. При правильной геометрической
форме испытуемого образца объемный вес находят делением веса
образца на его объем. Если образец имеет неправильную форму,
то поступают следующим образом. Прибор, представляющий
собой цилиндрический сосуд с краном, наполняют водой до метки,
затем часть воды сливают в градуированный стакан и погружают
в прибор образец, предварительно пропитанный водой. Затем
прибор снова наполняют до метки водой, вылитой перед тем в
стакан. Объем оставшейся в стакане воды равен объему образца.
Объемный вес q определяют по формуле
где Р—вес образца до пропитки его водой;
Vx—объем воды, оставшейся в стакане.
Объемный вес выражают в т/мг, кг)дм3 и г/см?.
Если вода разрушает испытуемый материал, то берут
жидкость, не действующую на него (спирт, бензин и т. п.), или
образец покрывают парафином или лаком, пленка которого
непроницаема для воды и не разрушается ею.
Плотность и пористость. Плотность пористых материалов
(в %), т. е. степень заполнения объема образца материалом,
вычисляют как отношение объемного веса к удельному:
1Э
Для пористых материалов 5—1.
Пористостью называют степень заполнения объема образца
порами. Ее вычисляют по формуле
Я^ЮО—5
Эта величина характеризует истинную пористость материала.
Различают также открытую и закрытую пористость, поскольку
не все поры в материале открыты.
Водопоглощение. Водопоглощение определяют (ГОСТ 473—41)
кипячением высушенного до постоянного веса образца в дести л-
лированной воде в течение 3 час. с оставлением его в той же
воде в течение 1 часа.
Взвесив образец до и после испытания, вычисляют
водопоглощение W по формуле
Ц7= g2~g' .1QQ
a
гда аг—вес сухого образца;
а2—вес образца после кипячения в воде.
Так как а2—ах выражает не только вес воды, в г, поглощенной
образцом, но и объем его пор в см3, то можно рассчитать открытую
пористость материала:
р — g3 ai
*отнр. — ^
где А—объем образца в см3.
В тех случаях, когда вода разрушает материал образца,
открытую пористость определяют методом керосинопогло-
щ е н и я и вычисляют по формуле
fl3~Ql -100
где аг—вес образца до испытания в г;
а2—вес образца после испытания в г;
d—удельный вес керосина в г/см3.
Проницаемость. Проницаемостью называется способность
материала пропускать жидкости и газы. Чем больше плотность
материала, тем он менее проницаем и более пригоден для
изготовления химической аппаратуры.
Для определения проницаемости неметаллических материалов
по отношению к жидкости применяют один из
следующих методов.
1. Пластинку испытуемого материала зажимают между двумя
фланцами с резиновыми прокладками. В верхний фланец
ввертывают трубку, которую заполняют жидкогтью; высота столба
жидкости в трубке показывает давление, под которым производят
испытание. Проницаемость измеряется отношением убыли
жидкости в трубке за определенный промежуток времени к площади
И
образца, через которую просачивалась жидкость. Проницаемость
выражается в см3/см2.
2 Образец 3 испытуемого материала герметически
закрепляют в металлическом гнезде / (рис. 1 А). Каждое гнездо
закрывают фланцем 2, после чего посредством насоса накачивают воду
в пространство над образцом.
О проницаемости материала судят
,по количеству воды,
просочившейся через образец.
Проницаемость выражают в см3/см2. Для
определения давления в аппарате
служит манометр 6.
Рис. 1А. Прибор для испытания
материалов на проницаемость:
1—металлическое гнездо;
2—фланец; 3—образец; 4—уплотняющая
замазка; 5—резиновая прокладка;
6—манометр.
Рис. 1Б. Прибор для испытания
материалов на проницаемость:
I—образец; 2—стеклянный цилиндр;
3—сосуд с жидкостью.
Прибор имеет 4—8 гнезд, и поэтому в нем можно испытывать
одновременно несколько образцов.
3. К образцу испытуемого материала приклеивают цилиндр
без дна (рис. 1 Б). В цилиндр наливают жидкость, уровень
которой поддерживают на постоянной высоте. Мерой проницаемости
служит количество жидкости, протекшей за определенный
промежуток времени с момента появления первой капли воды.
Если же жидкость не просочилась через образец, то измеряют
толщину слоя образца (в мм), пропитанного жидкостью. Для
пропитывания образца рекомендуется применять окрашенную
жидкость, например разбавленную серную кислоту с примесью
индикатора метилоранжевого.
15
4. Для определения проницаемости кислотоупорных
цементов применяется способ, установленный стандартом СТ 67—4768
(стандарт Главцентроцемента). Из цементного теста изготовляют
цилиндрики диаметром 2,5 еж и высотой 2 см. По истечении 10
суток цилиндрик вставляют в резиновую трубку, один конец кс-
г
о
I
ft
о
о
Я
ft
Ьш
cd ft
1а*
§•11
—« cd .fc
о
X
к
н
ft
о
3
о
я
cd
Рн
О
о
торой присоединяют к укрепленной вертикально стеклянной
трубке, наполненной серной кислотой; уровень серной кислоты
в трубке должен быть на высоте 100 см.
16
Кислотоупорный цемент считают выдержавшим испытание на
проницаемость, если по истечении 20 суток не наблюдается
проникновения кислоты через образцы,
Испытания на проницаемость могут производиться в приборе
(рис. 1В) (ГОСТ 5662—51).
Образец 1 зажимается между кольцом 2 и опрокинутым
стаканом 3. В стакане 3 для наливания испытуемой жидкости
имеются штуцер 6 с пробкой 5 и штуцер 7 для соединения
посредством резинового шланга, обвитого проволокой, с коллектором
сжатого воздуха 8. Завинчивая нажимный болт 9, достигают
полной герметичности между образцом н стаканом. Краны 10
служат для отключения каждого из трех испытуемых образцов от
коллектора сжатого воздуха 8.
Проницаемость измеряется количеством жидкости в еж3,
просочившейся через образец в заданный отрезок времени при
определенном давлении, отнесенном к 1 см2 площади образца, или же
толщиной (в мм) слоя образца, пропитанного той же жидкостью.
Стакан 3 изготовляют из металла, стойкого к испытываемой
жидкости, что дает возможность применять прибор для
определения проницаемости по отношению к различным агрессивным
жидкостям.
Воздухопроницаемость и
газопроницаемость. Способность материала пропускать, благодаря
присущей ему пористости, воздух или другие газы характеризуется
коэффициентом воздухопроницаемости (или газопроницаемости).
Коэффициент воздухопроницаемости показывает количество
воздуха в л, проходящего в 1 час через 1 м2 материала толщиной в
1 м при разности давлений на обеих сторонах стенки из этого
материала в 1 мм рт. ст.
Тонкость помола. Размеры частиц измельченного материала
(тонкость помола) могут быть определены рассевом этого
материала через набор сит с определенным размером ячеек. Для
определения тонкости помола применяют набор стандартных сит
(ГОСТ 3584—50*), характеристика которых приведена в табл. 1.
В зависимости от диаметра проволоки изготовляют сита
нормальной плотности (условное обозначение Н) и большой
плотности (условное обозначение Б).
Немецкие сита характеризуются числом отверстий на 1 линейном
сантиметре. Это число обозначается как номер сита. В таких ситах число отверстий
на 1 см2 равно квадрату номера сита, например, сито № 70 имеет 4900 отв/см2
и т. д.
Американские сита характеризуются числом отверстий на 1 линейном
дюйме. Это число, или, как его называют, число «меш», означает номер сита.
Ситовой анализ производится следующим образом.
Высушенный при 105° измельченный материал в количестве 25—50 а
помещают на верхнее сито и затем от руки или при помощи
специального механического приспособления всю систему сит
* до I января 1954 г. разрешено пользоваться ситами, изготовленными
согласно ЪТУМЭП 708-49, ТлК 148-51 и ВТ^ИКЗЙ 4*1-44.
2 Поляков |7
Таблица 1
Размеры сит
№ сита (размер
стороны ячейки
в свету, мм)
5
4
3,3
2,8
2,3
2
1,7
1,4
1,2
1
085
07
06
05
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Число
ячеек на
1 см?
2,7
2,3
4
3,2
5,8
4,4
7,8
6,2
11
8,4
13,8
И
19,4
14,4
26
20
35
28
48
40
64
50
90
76
124
100
177
140
Диаметр
проволоки
мм
1,1
1.6
1
1,6
0/J
1,4
0,8
1,2
о,7 ;
1,1
0,7
J
0,6
0,9 |
0,55 !
0,8 !
0,5 |
0,7 |
0,45
0,6
0,4
0,55
0,35
0,45
0,3
0,4
0,25
0,35
№ сита (раамер
стороны ячейки
в свету, мм)
1
042
0355
03
025
021
018
015
0125
0105
0085
0075
0063
0053
0042
Ы
Б
Н
Б
Н
h
Н
j;
н
Б
н
Б
н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Н
Б
Число
ячеек на
1 СЛ12
244
194
325
250
476
372
660
540
920
735
1190
990
1670
1370
2400
1680
3270
2640
5100
4170
6970
5500
9400
7200
12900
10200
19300
16900
Диаметр
проволока
.НЛ1
0,22
0,3
0,22
0,2а
0,16
0,22
0,14
0,18
0,12
0,16
0,11
0,14
0,095
0,12
0,08.
0,1
0,07
0,09
0,055
0,07
0,045
0,06
0,04
0,055
0,035
0,045
0,03
0,035
встряхивают в течение 15 мин. В результате рассева на каждом
из сит получается остаток (фракция), который снимают ,с сита
мягкой кисточкой и взвешивают.
Остаток на каждом сите определяют по формуле
а
где R—остаток на сите в %;
а—навеска материала в г;
Ь—остаток материала, не прошедший через сито, в г.
Очевидно, в идеальном случае сумма всех остатков (фракций),
включая фракцию материала, прошедшую через нижнее сито,
должна составлять 100%. Однако практически всегда имеется
1—2% потерь.
Твердость. Наиболее распространенным методом определения
твердости неметаллических материалов является метод
царапания. Для оценки твердости по этому методу применяется
шкала, состоящая из 10 минералов. Каждый последующий
минерал, обладая большей твердостью, оставляет царапину на
предыдущем. Минералы этой шкалы, а также абсолютная твердость
этих минералов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Твердость минералов
Минерал
Порядковый
номер по шкале
минералов
Абсолютная
твердость
кг •л?1
Тальк
Гипс . . ......
Известковый шпат (кальцит)
Плавиковый шпат (флюорит)
Апатит
Ортоклаз
Кварц
Топаз
Корунд
Алмаз
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5
14
92
ПО
237
253
308
525
1150
Более совершенным методом определения твердости
царапанием является испытание на приборе, в котором царапина на
образце наносится конусообразным резцом. За число твердости
принимается нагрузка (в г), при которой получается царапина
шириной 0,01 мм, измеряемая под микроскопом.
Методом царапания определяют относительную твердость
материала. Для измерения же абсолютной твердости
изготовляют из испытуемого материала два образца: один с
плоской поверхностью и второй—со сферической. Сферическая
поверхность вдавливается в плоскую, и отмечается давление, при
котором на плоской поверхности возникает трещина.
Абсолютная твердость выражается в кг/мм*!*.
19
Предел прочности при растяжении согласно ГОСТ 310—41
определяется при помощи рычажного прибора, изображенного
на рис. 2. Образец, изготовленный в виде восьмерки,
закрепляется между двумя скобами. Одна скоба прикреплена винтом к ниж-
ЗН;
Рис. 2. Рычажный прибор для испытания
на растяжение и адгезию.
ней части прибора, а другая—к
нижнему рычагу, соединенному с
верхним рычагом, на конце которого
подвешено ведерко. В ведерко
сыплется дробь до момента разрыва
образца. Высыпавшуюся дробь вместе
с ведерком взвешивают и определяют
предел прочности при растяжении по
формуле
ЕО-Р
о = —^—
Рис» 3. Гидравлический
пре?С для испытания
образцов на сжатие:
/—бачок для масла; 2—насос;
3—червячная передача;
4—цилиндр; 5—поршень; 6—нижняя
площадка; 7—образец;
&~верхняя площадка; 9—манометр.
где о—предел прочности при растяжении в кг/см2;
Р—вес ведерка с дробью в кг;
F—площадь сечения образца в смг (по стандарту
F=5 см2);
50—отношение плеч рычагов (нижнего 1 : 5 и верхнего
1 : 10).
Предел прочности при сжатии определяют раздавливанием
изготовленного для этой цели кубика между двумя
горизонтальными плоскостями пресса. Размеры кубиков для разных
материалов различны. По ОСТ для огнеупорных материалов размер
ребра кубика может изменяться от 50 до 100 мм; для
кислотоупорных керамических материалов от 40 до 100 мм; для цементов
ребро равняется 7,1 см.
20
.ti: Для испытания обычно применяют гидравлический пресс
(рис. 3), в котором образец 7 помещают между двумя параллель-,
ными площадками 6 и 8. Нижняя площадка покоится на поршне 5;
помещенном в цилиндре 4. В нижнюю часть цилиндра из бачка 1
при посредстве червячной передачи 3 и насоса 2 накачивается
масло, которое передает создаваемое в цилиндре давление
поршню, нижней площадке и образцу.
Определив по манометру 9 величину разрушающей силы и
разделив ее на площадь рабочего сечения образца, вычисляют
предел прочности при сжатии (в кг/см2) по формуле
где Р—усилие, при котором'появились первые признаки
разрушения материала, в кг;
F—площадь сечения образца в см2.
Результат испытания зависит от площади сечения образца
и скорости нарастания давления, поэтому прочность различных
материалов можно сравнивать только в том случае, если известно,
что условия испытания были совершенно аналогичными.
При испытании природных кислотоупоров скорость нарастания
давления должна составлять около 20 кг/сек на 1 см2
поперечного сечения образца.
Предел прочности при изгибе. При изгибе бруса в верхней
его части возникает напряжение сжатия, а в
нижней—напряжение растяжения (рис. 4).
Рис. 4. Изгиб материала под нагрузкой.
При испытании на изгиб разрушение образца чаще всего
начинается в нижней растянутой зоне, так как большинство
материалов имеет значительно меньшую прочность при растяжении,
чем при сжатии.
Для испытания на изгиб образцы изготовляют в виде балочек.
Размер балочек для каждого материала указывается в
соответствующих ГОСТ или ТУ. Для испытания на изгиб природных
кислотоупоров (ТУ МХП 1585—47) изготовляют образцы длиной
50 сму шириной 5 см и высотой 7 см. Расстояние между опорами
должно составлять 30 см.
Испытание на изгиб можно производить на том же
гидравлическом прессе, на котором производят испытание на сжатие.
21
Для этой цели к верхней площадке пресса привинчивают сталь»
ную плитку с призмой, а вместо нижней площадки на поршне
устанавливают горизонтально металлическую балку с двумя
призмами, расстояние между которыми может быть изменено в
зависимости от длины образца.
Для испытания на изгиб может
быть использован также
рычажный прибор, на котором
производят испытание на разрыв. Для
этой цели в приборе (рис. 5)
верхнюю скобу заменяют обоймой 1
с призмой, на которую
испытуемый образец 2 опирается точно по
середине; нижнюю же скобу
заменяют стальным бруском 3, на
концах которого имеются
обоймы 4. Эти обоймы в верхней
части имеют призмы, которые
служат опорами для испытуемого
образца.
Предел прочности при изгибе
(при нагрузке в середине
образца) вычисляется по формуле
Рис. 5. Приспособление к
рычажному прессу для испытания
материалов на изгиб:
/, 4—обоймы с призмами; 2—обра-
вец; 3—стальной брусок;
s—призмы; 6—нижний рычаг прибора;
7—стойка прибора.
ЗР/
W
где ab—предел прочности при изгибе в кг/см2;
М—изгибающий момент в кг-см;
W—момент сопротивления в см3;
Р—величина изгибающей силы, вызвавшей разрушение
образца, в кг;
I—расстояние между опорами в см;
а—ширина образца в см;
h—высота образца в см.
Истираемость. Испытание на истирание производят на
аппарате (рис. 6), состоящем из диска 4 диаметром 800 мм, который
вращается со скоростью 22 об/мин. К этому диску рычагом 6,
стержнем 5 и грузами 7 и 10 с силой 0,6 кг/см2 прижимают
образец, закрепленный на рычаге 6; под образец через каждые 22
оборота подсыпают по 20 г наждака; после каждых 110 оборотов
образец взвешивают. Испытание заканчивают, в зависимости от
твердости материала, после 440, 880 или 1320 оборотов. Потерю
от истирания определяют как среднюю потерю веса после 110
оборотов, выраженную в граммах и отнесенную к 1 см2 площади
трения образца.
22
Рис. 6. Аппарат для испытания на истирание:
I—станина; 2—редуктор; 3—мотор; 4—диск с истирающей шайбой из
корундовой бумаги; 5—стержень для прижима образца к шайбе;
€—рычаг с закрепленным на нем образцом; 7—съемные грузы;
8—воздухопровод Для удаления пыли с истирающей шайбы; 9—указатель;
10—груз.
Хрупкость. Хрупкость материала, например стекла,
кислотоупорной керамики и др., определяют его сопротивлением удару.
Для испытания применяют прибор, называемый копром.
Образец укладывают под копром в ящик на слой песка.
Удар производят в центр образца стальным грузом весом (в
зависимости от прочности материала) 0,1; 0,2; 0,5; 1 и 2 кг
сначала с высоты 125 мм; затем эту высоту с каждым разом
увеличивают на 25 мм до тех пор, пока на образце не появится трещина.
Суммируя работу всех ударов (в кг см) и деля ее на объем
образца (в см3)у получают работу разрушения, отнесенную к единице
объема материала (в кг см1см%).
Показатель хрупкости выражается частным от деления
предела прочности при сжатии на работу разрушения.
Адгезия (способность прилипать). Из испытуемого материала
изготовляют образцы в виде восьмерок. Образец распиливают
в шейке пополам и склеивают тем вяжущим составом, адгезию
которого хотят определить. Через известный срок (для
кислотоупорных цементов через 10 дней) образцы разрывают и величину
адгезии вычисляют таким же образом, как и для определения
предела прочности при растяжении.
Для испытания на адгезию вяжущих составов,
предназначаемых для склеивания материалов, поддающихся механической
обработке (металлы, пластмассы и др.), образцы можно
изготовлять в виде пластинок, обрабатывая одну сторону их в форме
ласточкина хвоста (рис. 7). Склеенные вяжущим составом
пластинки спустя определенное время вставляют в металлические
половинки восьмерок, имеющее соответствующие вырезы, и
разрывают на рычажном приборе.
Морозостойкость. При испытании на морозостойкость
образцы в форме куба со стороной 5—10 см подвергают
многократному замораживанию до температуры около—-20° и оттаиванию
при температуре около +15°. После этого образцы испытывают
23-
для определения предела прочности при сжатии. Для каменных
материалов принято 15—25-кратное замораживание и оттаивание.
¦::-;
'- '.-'¦ ¦'¦'¦>
\. -:-
.-: . -""' '¦ '
& : . . '"i
у--;-: -^
Рис. 7. Приспособление к рычажному прибору для
испытания образцов на адгезию.
Термическая стойкость (термостойкость). Из термических свойств
химически стойких материалов и изделий из них при приемке
определяют обычно только термостойкость, так как другие
термические свойства (тепловое расширение, теплопроводность,
теплоемкость) этих материалов являются более или менее постоянными.
Такие свойства материалов, как огнеупорность, деформация при
нагревании под нагрузкой и др., весьма важные для огнеупорных
материалов, имеют несравненно меньшее значение для
кислотоупорных материалов и поэтому здесь не рассматриваются.
Термостойкость—это способность материала выдерживать, не
разрушаясь, резкие изменения температуры.
Для определения термостойкости образец нагревают до 200—
800° и погружают в воду, имеющую температуру 15—20°. После
охлаждения в воде образец снова нагревают. Процесс этот
повторяют до тех пор, пока не наступает разрушение,
растрескивание или расслоение образца. По числу теплосмен (повторных
нагревов и охлаждений) судят о термостойкости испытуемого
образца. Число теплосмен и температуру, до которой нагревается
образец, указывают при заказе кислотоупорных изделий,
руководствуясь условиями, в которых будут находиться изделия в
производстве.
Химическая стойкость (кислотоупорность). Все известные
методы* определения химической стойкости кислотоупорных ма-
* Методы* химического анализа силикатных материалов подробно описаны
в руководствах по аналитической химии и в соответствующих стандартах, на
которые в дальнейшем мы будем ссылаться.
24
териалов можно разбить на две групы: испытание материала в
мелкораздробленном состоянии и испытание целых образцов.
Для определения кислотоупорности материала в
раздробленном состоянии рекомендуются различные методы, отличающиеся
друг от друга степенью измельчения и величиной навески
испытуемого материала, выбором химического реагента и
продолжительностью его воздействия.
Растворимость измельченных материалов возрастает с
уменьшением величины зерна и с увеличением времени воздействия
химического агента. Растворимость зависит также от
концентрации и природы химического агента. Поэтому для сравнения
кислотоупорности различных материалов необходимо
испытывать их в одних и тех же условиях. В настоящее время
пользуются одним из следующих методов.
1) По так называемому методу ВИОК отбирают фракцию
измельченного материала, проходящую через сито № 1,2 и
задерживаемую ситом № 085. Высушенную навеску помещают
в колбу, обливают серной кислотой уд. веса 1,84, кипятят в
течение 1 часа, после остывания отфильтровывают, промывают,,
высушивают и прокаливают.
Кислотоупорность (К) вычисляют по формуле
где Ах—вес материала до испытания;
Л2—вес материала после испытания.
Методом ВИОК, который является стандартным для
определения кислотоупорности керамических материалов (ГОСТ 473—41),
пользуются также при испытании других силикатных
материалов. Часто производят испытания по методу ВИОК, но
вместо серной кислоты берут ту агрессивную среду, в которой
будет находиться материал во время эксплуатации. В таких
случаях, приводя данные испытания, указывают эту среду,
подразумевая, что остальные условия испытания соответствуют методу
ВИОК.
При испытании на кислотоупорность мелких порошков их
подвергают обработке серной кислотой, не отсеивая, как это
указано в методике ВИОК.
2) По второму методу берут фракцию измельченного
материала, проходящую через сито № 085 и задерживаемую на сите
№ 06. В качестве агрессивной жидкости применяют раствор
следующего состава (в %):
Серная кислота (уд. вес 1,84) 25
Азотная кислота (уд. вес 1.4) 10
Вода 65
Ограничиваться определением кислотоупорности только
измельченного материала не всегда целесообразно, так как в
производственных условиях воздействию агрессивной среды под-
25-
вергаются не измельченные материалы, а вся поверхность
аппарата.
Большинство материалов при испытании в виде кусков имеют
значительно более высокую кислотоупорность, чем при
испытании в измельченном состоянии, некоторые же материалы,
наоборот, при высокой кислотоупорности в измельченном состоянии
разрушаются под действием агрессивных сред при испытании
в кусках. Например, наблюдалось разрушение кусковых образцов
некоторых сортов гранита и кварцита, имевших в измельченном
состоянии кислотоупорность 97—98%.
Материалы, укладываемые в ответственные сооружения, кроме
высокой кислотоупорности, должны также сохранять свои
первоначальные механические свойства после 10—15-дневного
воздействия агрессивной среды, с которой они будут соприкасаться
в производстве. При этом температура среды во время испытания
материала должна быть на 20—30% выше производственной.
После такого испытания предел прочности при сжатии или
при растяжении не должен уменьшаться больше, чем на 15%.
«Механический метод», т. е. определение прочности материала до
и после воздействия на него агрессивной среды, применяется в
настоящее время более широко, чем определение
кислотоупорности по методу ВИОК.
Экспериментальными данными установлено, что в отдельных
случаях однократное испытание на кислотоупорность не дает
полного представления о стойкости материала. Так, можно
привести примеры, когда при однократном испытании двух
различных материалов первый из них имел кислотоупорность 92%,
а второй 94%, а при шестикратном испытании первый материал
при шестом испытании имел кислотоупорность 99,9%, а второй
97,7%. Первый материал на основании результатов первого
испытания следовало признать менее кислотоупорным, чем второй
материал, а на основании многократных испытаний его следует
считать более кислотоупорным и более надежным в эксплуатации.
Многократным испытаниям особенно важно подвергать
материалы, показывающие сравнительно низкую кислотоупорность
(ниже 95%).
Литература к гл. I
1. Л. Н. Журавлев, Д. И. К и в и н, Е. Б. Ю ш м а н о в, Методика
испытания химических материалов. Сборник «Химически стойкие
силикатные материалы». ВНИТО силикатной промышленности и НИС НКТП,
1935.
2. С. А,- Ж и х а р е в и ч, Д. И. К и в и н, Методология испытания
кислотоупорных материалов. Труды научно-исследовательского института
огнеупоров и кислотоупоров, вып. 32, 1934.
3. И. Я- Клинов, Коррозия химической аппаратуры и
коррозионно-стойкие материалы, Госхимиздат, 1950.
4. С. А. Глебов, Испытания строительных материалов и глин. Изд. местной
промышленности, M.-J1., 1939.
«5. А.*И. Августинник, Методы контроля сырья и изделий
промышленности силикатов, «Кубуч», 1931.
26
6. К. А. Поляков, Химическое сопротивление материалов. Курс лекций
по экономике цветных металлов. Лекция 24. Металлургиздат, 1942.
7. М. Н. Второе, Стойкость свинца в башенных системах и замена его
другими материалами, ЖХП № 4, 8; № 5, 3 A938),
ГЛАВА II
ПРИРОДНЫЕ КИСЛОТОУПОРЫ
!. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Природные кислотоупорные материалы (горные породы)
встречаются на территории СССР во многих районах и в весьма
значительных количествах.
По минералогическому составу природные кислотоупоры,
как правило, состоят из нескольких минералов. Главнейшими
породообразующими минералами являются кварц и полевой шпат,
подчиненными минералами—мусковит, пироксен, биотит и авгит
в сопровождении магнетита, титанита, хлорита и др.
По химическому составу природные кислотоупоры
представляют собой различные соли кремневых или поликремневых
кислот, а также алюмосиликаты, или же состоят из кремнезема с
примесями других окислов.
Химическая стойкость природных кислотоупоров зависит от
содержания в них кремнезема и от плотности самой породы.
По применению все природные кислотоупоры могут быть
разбиты на две группы.
1. Штучные камни, из которых изготовляют, скрепляя их
кислотоупорными цементами и замазками, а иногда и
механическими приспособлениями, всевозможные башни, резервуары,
специальные аппараты и детали к ним.
2. Кислотоупоры, которые в виде кусков определенных
размеров являются насадками и наполнителями разнообразных
реакционных и фильтрующих аппаратов. Эти кислотоупоры в
раздробленном и измельченном виде применяются также как
составные части кислотоупорных цементов, мастик, замазок и
бетонов.
Граниты
Граниты являются интрузивными породами*. Главными
породообразующими минералами гранитов являются кварц (SiO2),
содержание которого в гранитах достигает 35%, и щелочной или
кислый полевой шпат (ортоклаз, микроклин, плагиоклаз),
содержащийся в количестве 60—80%.
Химический состав гранитов некоторых месторождений
приведен в табл. 3.
* Интрузивными породами называются изверженные лавы, застывшие
ниже поверхности земли.
27
Таблица 3
Месторождение
Уманьское . .
Кашинское . .
Сайда-Губское
Ак-Ташское
Химический состав гранитов
Содержание, %
Si О*
73,7
72,0
73,5
71—79
А12О3
14,7
156
16,0
13,8
17,8
Fe20.,
и FeO
1,67
2,1
0,47
0,78-
2,4
0,27
0,18
—
—
CaO
1,4
2,98
1,26
1,1-
6,7
MgO
0,13
1,07
0,13
0,25—
1,5
4,56
1,44
4,5
2,7
4,31
4,0
—
so3
0,1
Следы
0,3
Потеря
при
прока-
лича-
нии, %
0,54
0,31
0,3
—
Месторождения гранита разбросаны в разных районах Союза.
Здесь будут рассмотрены только граниты наиболее известных
месторождений, которые могут найти применение в качестве кис-
лотоупоров.
Уманьские граниты. Эти граниты имеют средне-
зернистое сложение; при полировке принимают зеленоватый
отлив.
Свойства уманьских гранитов:
Удельный вес, г/см3 2,65
Объемный вес, кг/дм3 2,6
Водопоглощение, % 0,j3
Коэффициент линейного расширения 0,000005
Модуль упругости, кг/см* 303 000
Истираемость, г/см2 0,0075*
Кислотоупорность, % ~ . 99**
Предел прочности при сжатии, кг/см1 * 1700
после 30-кратного нагревания до 200° и 10-кратного до 400°
с последующим охлаждением до 0° Не меняется
после 25-кратного замораживания 1275
Предел прочности при изгибе, кг/см2 229
после нагревания до 200° . , 135
Онежские граниты. Минералогический состав
онежских гранитов различен, в связи с чем они отличаются и по
кислотоупорности. Граниты Кашинского месторождения
являются вполне удовлетворительными кислотоупорами, тогда как
граниты островов Гольцы обладают низкой кислотоупорностью*
Наиболее исследованы граниты Кашинского месторождения;
они среднезернистого сложения, серого цвета с розовым оттенком.
* При обработке наждачным полотном в течение 11 мин. под нагрузкой
в 300 кг.
** При кипячении в течение 1 часа в 10%-ных растворах НС1, HtSO4 и
HNO3, а также при нагревании до 60° в этих же концентрированных кислотах,
28
Свойства гранитов Кашинского месторождения:
Удельный вес, г/см? 2,71
Объемный зес, кг/дм3 . 2,68
Водопоглощение, % , 0,3
Пористость, %
открытая .... 0,8
истинная 1,0
Истираемость, г/см2 0,17
Кислотоупорность, %:
по методу ВИОК 96—98,2
в H2SO4 A:3).. 99
в HNOs A:3) 97,35
Предел прочности при сжатии, кг/см2 .... 1527—2758
Сайда-губские граниты. Граниты этого
месторождения по своим химическим и физико-механическим свойствам
могут быть отнесены к кислотоупорным материалам весьма
высокого качества.
Свойства сайда-губских гранитов:
Удельный вес, г/см3 2,62
Объемный вес, кг/дм? 2,61
Пористость (истинная), % . . . . • 0,09
Истираемость, г/смг 0,18
Кислотоупорность (по методу ВИОК), % .... 99—99,7
Предел прочности при сжатии, кг/см2 2864
Токовские граниты. Здесь разрабатывают средне-
зернистые розовато-серые, буровато-красные и красные,
довольно трудно обрабатываемые граниты. Предел прочности при
сжатии 1875 кг/см2.
Кислотоупорность 99—98,5%.
Жежелевские граниты. Гранит—темносерого цвета
неодинаковой структуры. Довольно трудно обрабатывается.
Предел прочности при сжатии 1474 кг/см2.
Кислотоупорность 99—98,5%.
Уральские граниты. Здесь известны исетские и
шарташские граниты, уфалеевские граниты. Структура гранитов
крупно-, средне- и мелкозернистая.
Кислотоупорность неодинакова даже для гранитов одного и
того же района.
Кислотоупорность уральских гранитов различных
месторождений (в %):
Исетское ."... 98,9—99,2
Шарташское 96,8—98,3
«Синяя яма» 94,54
Чусовское 93,12
Уфалеевское S8.5
29
Исследования отвалов исетского гранита—отходов от
изготовления штучных изделий—показали, что кислотоупорность
крупной фракции (оставшейся на сите № 015) составляла 98,73%
и мелкой фракции (прошедшей через то же сито) 90,55%.
Граниты других районов. В Таджикской ССР
находится месторождение Бояр-Сай, где имеется серый средне-
зернистый гранит, обладающий сопротивлением сжатию
1373 кг/см\
На территории Узбекской ССР залегает массив серых и
красноватых гранитов; известны также граниты коренного Ак-Таш-
ского месторождения и валуны, уносимые рекой Чирчик. Запасы
валунов в пойме рекиг Чирчик (карьер «Аранчи») практически
неограничены. Эти граниты не применяют для штучных
материалов, а лишь в виде муки и щебня для кислотоупорного
бетона.
Имеются крупные запасы гранита в Туркменской ССР.
Известно мощное месторождение светлосерых кварцевых диоритов в
Грузии. В значительном количестве граниты встречаются в
Армянской ССР. Кислотоупорность этих гранитов не изучалась,
и в настоящее время их применяют только для строительных
сооружений.
Применение гранитов. Наибольшее применение
в химической промышленности нашли уманьские и карельские
граниты.
Из гранитов изготовляют абсорбционные башни,
применяемые в производствах азотной и соляной кислот. Они находят
применение для аппарат>ры при получении брома, иода и в других
производствах, где требуются материалы, обладающие не только
высокими кислотоупорными свойствами, но и значительной
плотностью.
Более широкому примененио гранитов препятствует их
большая твердость (обработка гранитов обходится дороже, чем бештау-
нитов и андезитов). Кроме того, граниты не термостойки, и их
нельзя применять в аппаратах, работающих при температуре выше
200—250°.
Несмотря на высокую кислотоупорность, некоторые граниты
при продолжительном воздействии серной и азотной кислот
разрушаются по линиям спая отдельных минералов. Поэтому
граниты нужно испытывать до их применения не только на
кислотоупорность по методу ВИОК, но и на потерю прочности после
обработки теми агрессивными средами, в которых граниты булут
находиться в условиях производства.
Автором еще в 1927 г. была построена башня из гранита
месторождений Свердловской области для получения соляной кислоты.
При сооружении башни гранит тщательно сортировали,
проверяли его свойства, и каждый камень был проварен в горячей
каменноугольной смоле. Эта башня проработала около 20 лет,
тогда как башни, построенные позже из гранита того же района,
30
но без соблюдения указанных мер, уже по истечении 2г1г лет
потребовали капитально-восстановительного ремонта.
Листиварит
Листиварит, так же как и граниты, является интрузивной,
породой. Месторождение находится в Челябинской области.
Минералогический состав (в %):
Кварц 3,75
Полевой шпат 90,5
Эгерин-авгит 5,75
Химический состав (в %):
SiO2 68,4
А12О3 17,1
Fe2O3 и FeO 1,5
СаО 0,8
MgO 0,03
К2О . . . 0,53
NaaO 6,9
Потеря при прокаливании 0,2
Свойства листиварита:
Кислотоупорность (по методу ВИОК), % 99
Кислотопроницаемость (после 3-дневного
нагревания в нитрозе), мм .... 1
Предел прочности при сжатии, кг/см2. . 864
Высокая кислотоупорность, однородность сложения,
незначительная кислотопроницаемость, большие запасы и близость к
железнодорожным путям сообщения создают благоприятные
условия для широкой эксплуатации месторождения листиварита.
Кварцевый сиенит
По минералогическому составу сиенит близок к листивариту
и отличается от последнего более высоким содержанием кварца
и эгерин-авгита.
Химический состав (в %):
SiO2 68,8
А12О3 15,3
Fe2O3 и FeO 2,7
ТЮ2 0,25
СаО 1,25
MgO 0,54
К2О 5,64
NaaO 4,78
Потеря при прокаливании 0,42
31
Кислотоупорность кварцевого сиенита 98%; кислотопрони-
цаемость 6 мм.
Кварцево-сиенитовая порода удовлетворительна в отношении
кислотоупорности и кислотопроницаемости, но мало термостойка.
Бештаунит
Бештаунит (трахилипарит)—эффузивная* горная порода,
состоящая из мелкозернистой кварцево-полевошпатовой основной
массы с включением второстепенных минералов: апатита,
магнетита, кварца и многих других. Бештаунит светлосерого цвета.
Твердость его по минералогической шкале 6—7. По химическому
<составу бештаунит достаточно однороден.
Химический состав (в %):
SiO2 69,7—69,4
А12О3 12,5—13,2
Fe2O3 1,5—1,7
FeO . . ' 0,8-1,0
ТЮ2 0,27
CaO 2,36—2,44
MgO 1,36—1,4
P2O5 1,12—1,63
MnO 0,06
K2O 6,3—6,5
Na2O 3,1—3,3
H2O . 0,3-0,4
Физические свойства:
Удельный вес, г/см3 2,67
Объемный вес, кг/дм3 . 2,21—2,54
Пористость (истинная), % 4,9—10
Кислотоупорность по методу ВИОК, %,....
в H2SO4 (уд. вес 1,84) 98
в НШз (уд- вес 1,4) 98,22
Выщелачиваемость** в течение 27 суток, г!см-:
в H2SO* 0,016
в HNOs 0,0026
Водопроницаемость за 1 час равна 0,0004 см3/см2.
Кислотопроницаемость за то же время для серной кислоты
уд. веса 1,84 равна 0,0006 см*/см2 и для азотной кислоты .,д.
веса 1,4 равна 0,00067 см3/см2.
Механическая прочность бештаунита мало изменяется при
воздействии кислот. Предел прочности при сжатии естественного
бештаунита, высушенного при 60°, равен 1480 кг/см2; предел
* Эффузивными породами называются излившиеся и быстро застывшие
на поверхности земли лавы.
** Количество растворенного в кислоте вещества, отнесенное к 1 с •*
поверхности.
32
прочности при сжатии бештаунита после месячного пребывания
в серной кислоте равен 1450 кг!см2 и в азотной 1260 кг/см2.
Температура размягчения бештаунита 1270°. Температура
плавления 1330". Модуль упругости 227 000 кг/см3. Средний
коэффициент линейного расширения 0,00000641.
Полученные нами результаты испытаний образцов
бештаунита с разных карьеров приведены в табл. 4.
Таблица 4
Свойства бештаунита разных карьеров
Показатели
Карьер „Змейка"
2,24
97;99
2,81
202
190
980
1020
3
Карьер
2,14
96,63
4,85
138
140
495
458
5
Объемный вес, кг/дмл
Кислотоупорность (по методу ВИОК), %
Водопоглощение, %
Предел прочности при изгибе, кг /см2 .
после 15 суток в 40%-ной азотной
кислоте при 40^50°
Предел прочности при сжатии, кг/см2 , -
после 15 суток в 40%-ной азотной
кислоте при 40—50° .......
Термостойкость (число теплое мен при
перепаде температуры от 500° до 15J). . .
Из приведенных данных следует, что физико-механические
свойства бештаунитов разных карьеров различны.
Образцы бештаунита после пребывания в течение года в
абсорбционных башнях с азотной кислотой сохраняют предел
прочности при сжатии 800—1000 кг/см2, что позволяет применять
бештаунит для изготовления таких башен.
Благодаря высокому пределу прочности бештаунита на изгиб
могут быть уменьшены размеры камней, применяемых в настоящее
время для изготовления колосниковой решетки в башнях, и
этим самым увеличено живое сечение решетки.
Андезиты
А н д е з и т—эффузивная горная порода. Минералогический
состав андезита характеризуется наличием главным образом
полевого шпата (плагиоклаза), различных количеств пироксена,
биотита, роговой обманки, иногда кварца.
Андезиты Казбекского месторождения.
Часть месторождений, как, например, Цдовское, Сакецетское,
Малое Аршанское, Большое Аршанское и Кобийское,
разрабатывается; Сионское, Мнадонское, Окроканское и месторождение
по реке Чхери не эксплуатируются.
3 Поляков
33
Химический состав (в %) андезитов довольно постоянен:
SiO2 59,7—61,3
ТЮ2 0,49—0,89
AI2O3 14,9-16,0
Fe2O3 6,1-6,7
FeO 0,44-0,98
MnO 0,27—0,56
CaO 5,5—5,7
MgO 2,4—2,6
Na2O 4,5—5,0
K2O 3,0-3,5
Потеря при прокаливании 0,1—0,15
Физико-механические свойства андезитов главнейших
месторождений Казбекского района приведены в табл. 5.
Андезиты Боржомск о-Б акурианского
месторождения. Известны андезиты месторождений
Сакочово, горы Мухери и Саирмос-Кеди. Из имеющихся в этом районе
андезитов разрабатывается только андезит месторождения
Сакочово.
Химический состав андезитов месторождения Сакочово (в %):
SiO2 59,8—59,6
ТЮ2 , 0,12—0,18
А12б3 17,96-19,20
Fe2O3 5,96—6,85
FeO . . 0,71—1,79
CaO и MgO 8—11
MnO 0,14—0,25
SO3 0,26-0,47
K2O 0,98—1,03
Na2O 3,73—4,04
H20 0,18—0,67
Потеря при прокаливании . . . 0,19—1,14
Цвет андезитов даже в одном забое весьма разнообразен:
от черного до светлосерого и бледнорозового; для изготовления
кислотоупорных изделий применяют серый,
красновато-лиловый, розовый и темносерый андезиты.
Физико-механические свойства андезитов Б оржомско-Б
акурианского месторождения приведены в табл. 6.
Андезиты других месторождений.
Известны месторождения пород андезитового типа в центральной части
Юго-Осетинской автономной области (в районах селений Крез,
Боргниси и Чимас и др.), а также в Северо-Осетинской АССР
(Ахубатское плато).
В районе горы Эльбрус залегают породы андезитового типа:
андезито-дациты и липариты.
34
Таблица 5
Физико-механические
свойства
Удельный вес, г/сле3
Объемный вес, кг/дм3 ,
Водопоглощение, %
Температура плавления, °С
Кислотоупорность, %
в смеси H2SO4 и HNO3*
в НС1**
Предел прочности при
изгибе, кг/см2 . . .
Предел прочности при
сжатии, кг/см2
сухого образца . .
образца, насыщенного
водой
то же после
замораживания . • . ¦
Истираемость, г/см? . .
Физике
механические свойства андезитов Казбекского месторождения
Цдовское
серая
пористая
лава
2,71
2,39
5,9
1210
96,4
94,0
81
890
584
825
0,22
серая
плотная
лава
2,72
2,54
2,0
1200
96,7
97,3
107
1975
1950
1845
0,2
Сакецетсное
серая
пористая
лава
2,72
2,25
7,6
1200
95,88
93,9
70
540
690
610
0,46
розовая
пористая
лава
2,78
2,32
6,2
1205
95,4
91,2
85
890
850
870
0,43
серая
плотная
лава
2,77
2,46
3,3
1190
95,45
92,6
130
1590
1400
1545
0,38
Большое Аршанское
серая
пористая
лава
2,70
2,37
4, 3
1200
96,5
95,8
76
1240
1000
1135
0,38
розовая
пористая
лава
2,71
2,43
4,1
1200
96,5
93,1
62
1225
1243
1125
0,31
красная
пористая
лапа
2,69
2,34
5,5
1190
96,6
95,4
57
1120
860
1115
0,34
Сионское
серая лава
2,69
2,22
6,3
1260
96,25
98,2
68
740
850
835
1,19
Окрокаяское
красная
лава
2,65
2,03
10,5
1250
96,7
96.3
83
71Ю
890
865
0,89
* При воздействии в течение 10 час; горячей смеси концентрированных серной и азотной нислот б отношении 1:1.
* То же при воздействии в течение 13 суток горячей концентрированной соляной кислоты.
Таблица 6
Физике-механические свойства андезитов различных месторождений
Месторождение
Удельный
вес
е см3
бодопоглоще-
ние
Предел прочности при
сжатии, kujcm2
сухих
образцов
препитанных
нитрозой
Предел
прочности при
изгибе
Кислотоупорность
Температура
плавления
°С
Боржомско-Бакурианское
Сакочово
Гора Мухери
Саирмос-Кеди
темные
серые • , . .
пористые . . . ,
Юго- Осетинское
Крез
Боргниси
Чимас
Северо-Осетинское (Ахубатское
плато)
2,75
2,59
2,76
2,67
2-3,6
0,92—7,0
7,58
5,98
10,54
3,0
4,0
2,6
500—1500
640—1480
610
900
600
3020-3347
—
2,0
1262—2268
96,82—96,42
98,53—97,85
98,74—96,54
98,54—96,51
98,15—96,50
251—486
988—1345
720—1727
1317-1720 141—201
1285
1295
1295
Таблица 7
Химический состав и кислотоупорность андезитов и пород андезитового типа
(андезито-дацнты и липариты)
Порода
Содержание, %
SiOa
TiO3
А1аОа
и
FeO
MnO
CaO
MgO
Na2O
Потеря
при
прокаливании
Кислотоупорность
%
Юго-Осетинское (Крезско- Чи-
маское)
Северо-Осетинское (Ахубат-
ское плато)
Андезиты .59,8
Лхалкалакское (район горы
Эльбрус) , .
(Крым)
Андезиты
красная лава
Андезито-
дациты
Дациты
Липариты
Липариты
0,97
17,44
63,6
61,14
65.8
75:3
71,0
0,76
1,0
16,2
17,1
О.* ! 17,6
0,1
14,0
юл
5,73
4,85
5,4
3,0
0,8
2,69
0,36
0,03
1,1
0,0E
0,03
— ¦
5,50
4,73
5,4
4,0
0,7
1,65
3,16
3,74
2,4
,2
0,3
0,41
4,6
3,87
4,0
4,0
3,8
2,72
1,94
1,96
2,3
2.3.
4,7
2,1
0,57
97,4—95,5
0,39
1,5
1,6
0,2
98,0
97,35
98,24
98,22
4,29 98,3
В Армении известны андезиты Карабахского, Даразагедского,
Бамбакского и Алагезского месторождений.
В Крыму, в районе горы Карадаг, залегают липариты,
используемые в качестве строительных материалов.
Химический состав и кислотоупорность в смеси серной и
азотной кислот андезитов главнейших из указанных
месторождений приведены в табл. 7, а физико-механические свойства в
табл. 6.
Применение андезитов и бештаунита.
Андезиты и бештаунит нашли наиболее широкое применение из всех
известных природных кислотоупоров благодаря их высокой
кислотоупорности, хорошей термостойкости и ряду других
положительных свойств.
В настоящее время эти материалы применяют для футеровки
сушильных и абсорбционных башен при контактном методе
получения серной кислоты; ими футеруют также денитрационные
и абсорбционные башни при нитрозных методах получения серной
кислоты. Из бештаунита и андезитов изготовляют абсорбционные
башни в производствах соляной и азотной кислот, корпусы
электрофильтров в установках для концентрирования серной
кислоты.
До настоящего времени бештаунит и андезиты являются
единственными материалами, пригодными для изготовления аппаратов,
в которых получается купоросное масло концентрированием
разбавленной серной кислоты. Они являются лучшими
материалами для футеровки аппаратов, работающих с
концентрированной серной кислотой, и нижней опоры (так называемой
колосниковой части) реакционных и абсорбционных башен в процессах,
где участвуют минеральные кислоты и агрессивные газы.
Бештаунит и андезиты незаменимы как материалы для футеровки
аппаратов, подвергающихся воздействию агрессивных кислот и
газов при высоких температурах F00—900°). Всевозможные
сборники, отстойники и холодильники для серной, азотной,
соляной кислот и их смесей футеруют, а иногда и целиком
изготовляют из этих материалов.
Бештаунит и андезиты применяются не только в виде камней,
но и в виде щебня и муки для приготовления кислотоупорных
цементов и бетона. Для этой цели обычно используются отходы,
получаемые при обтеске камней. Эти отходы соответствующим
образом сортируют и размалывают.
Фельзит-порфир
Фельзит-порфир представляет собой мелкокристаллическую
массу, состоящую из 81,3% полевого шпата (ортоклаза) и 15,8%
кварца с очень редкими и мелкими включениями магнетита C,7%).
38
Химический состав (в %):
SiO3 76,0
А12О3 13,0
Fe2O3 и FeO 1,4
MgO 0,3
CaO 0,5
К2О 7,0
Н2О 0,25
Потеря при прокаливании 0,6
Автором производились испытания для определения
возможности применения фельзит-порфира в качестве футеровочного
материала.
Результаты испытаний следующие:
Водопоглощение, % 0,54
Кислотоупорность, % 98,26
Предел прочности при сжатии, кг/см2 .... 1850
Термостойкость:
число теплосмен от 300° до 10° 5
число теплосмен от 250—200° до 10° ... 7
число теплосмен от 150° до 10° 9
Таким образом, фельзит как футеровочный материал может
применяться в аппаратах, работающих при температуре до 150°,
а также в аппаратах с температурой до 250—300°, если исключена
возможность их быстрого охлаждения.
Применение фельзит а. Фельзит мало
применяется в химической промышленности вследствие отсутствия
промышленных карьеров, большой твердости фельзита,
затрудняющей его обработку, и значительно меньшей термостойкости по
сравнению с андезитами.
При лучшей организации добычи и усовершенствовании
методов обработки фельзит может быть использован как в виде
штучных камней для изготовления аппаратуры, так и в виде
щебня и муки в кислотоупорных цементах и бетоне. Но внедрение
фельзита как кислотоупора ограничено температурными
условиями, приведенными выше.
Порфиры
По химическому составу порфиры относятся к кислым горным
породам, так как содержат более 70% SiOa.
Кислотоупорность порфиров в концентрированных соляной
и азотной кислотах, а также в смеси серной и азотной кислот и в
нитрозе находится в пределах 99,0—97,5%. При резком
охлаждении от 150° до 10° изделия из порфиров не обнаруживают
дефектов. Поэтому порфиры следует считать доброкачественными
кислотоупорными материалами.
39
Лавовые туфы
Туфы представляют собой вулканическую стекловидную
породу мелкопористого сложения. Цвет их розовато-фиолетовьнт
с различными оттенками—от почти белого до почти черного
Химический состав (в %):
SiO2 64,8—66,7
ТЮ2 0,45-0,92
А12О3 14,23—16,95
Fe2O3 3,03—3,93
СаО 2,38—2,86
МпО 0,07—0,46
MgO 0,31—1,16
Na2O 4,7 —6,14
К2О 3,88—4,67
Н2О 1,06—3,3
Юз 0,49
Потеря при прокаливании 0,34
Физические свойства:
Объемный вес, кг/дм3 0,75—1,4
Коэффициент линейного расширения 6-10 6*
Коэффициент теплопроводности, ккал/м час °С . 0,17—0,23
Температура плавления, °С 1200
Твердость (по шкале минералов) 2—3
Кислотоупорность, % 96—98
Предел прочности, кг/см2
при сжатии 85—135
при изгибе 23—24
При нагревании до 800° и охлаждении до 15" лавовые туфы
не дают трещин. При неоднократном замораживании и
оттаивании не обнаруживают никаких признаков разрушения.
Применение лавовых туфов. Лавовые туфы
нашли пока ограниченное применение при изготовлении
химической аппаратуры; благодаря малому объемному оесу и высокой
кислотоупорности их можно использовать для изготовления
насадок для аппаратов, вес которых должен быть небольшим.
Туфы можно применять и для футеровки аппаратов, если
между футеровкой и кожухом аппарата наносить непроницаемый
слой защитной изоляции (например, битумной композиции,
резины, пластмассы и т. д.). В этом случае роль туфовой футеровки
сводится к закреплению слоя защитной изоляции и понижению
температуры на поверхности этого изоляционного слоя.
После пропитки битумами, термопластичными и
термореактивными смолами лавовые туфы могут служить прекрасным и
дешевым футеровочным материалом.
* Такой же, как у огнеупорного кирпича.
40
Высокие кислотоупорность и огнеупорность, малый
коэффициент расширения и легкость обработки (режутся пилой)
содействуют широкому внедрению туфов в химическую
промышленность в качестве не только кислотоупоров, но и огнеупоров (на-
пример, при футеровке печей и газоходов в производстве серной
кислоты).
Разработка артикского лавового туфа в Армении ведется в
настоящее время в большом масштабе механизированным
способом, при помощи врубовых машин.
Асбест
Известны два основных вида асбеста: 1) серпентин-
асбест с разновидностями хризотил- и пикролит-асбестами и
2) а м ф и б о л-а сбест с разновидностями актинолит-, термо
лит-, амозит- и антофиллит-асбестами.
Большинство применяемых в СССР термоизоляционных,
огнеупорных, прокладочных и других асбестовых материалов
изготовляется из хризотил-асбеста Баженовского месторождения.
Однако хризотил-асбест не обладает кислотоупорностью:
растворимость его в серной, азотной и соляной кислотах достигает 60%.
Кислотоупорную группу асбеста представляют разновидности
амфибол-асбеста. Из них наибольшее техническое значение имеет
антофиллит-асбест Сысертского месторождения.
Удельные веса и химический состав асбестов приведены в табл. 8.
Таблица S
Удельные веса и химический состав асбестов
Асбест
Химический состав,
Удельный
вес
г си1
Хризотил ....
Антофиллит . . .
Амозит . . . .
Термолит. . . .
Актинолит . . .
2,50
3,10
3,32
2,90
3,10
42,0
58,0
I 47,0
56,0
54,0
Fe.Os+
FeO
MgO
CaO
1,5 40,0
10
40,0 6,0
до 3,0 23,0
до 13.0 17,0
0,03
0,2
1,0
13,0
12,0
A14O,
0,65
2,0
4,5
5,2
5,2
Na2O+
Следы
0
1
1
1
,3
,5
,7
,7
к.
14
1
1
о
,4
,67
,0
При нагревании до 370э асбест полностью теряет
абсорбционную воду, а при нагревании до 800° и всю химически связанную
воду, становясь при этом непрочным и неэластичным. Таким
образом, температурный интервал 600—800° является пределом
41
применения всех видов асбеста. Теплопроводность асбеста
зависит от его объемного веса. Так, например, при объемном весе
асбеста 383 кг/м3 теплопроводность равна 0,102 ккал/м час°С,
-а при объемном весе 576 кг/м3 составляет 0,167 ккал/м час°С.
Сравнительные данные о кислотоупорности антофиллит-асбеста
после многократной обработки 65%-ной азотной кислотой при 80°
и при кипячении приведены в табл. 9.
Таблица 9
Кислотоупорность антофиллит-асбеста
Асбест
Антофиллит сы-
сертский . .
Кислотоупорность после многократной обработки
65%-ной азотной кислотой,%
12 час. при 80°
1
97,66
2
99,25
3
99,58
4
99,70
5
99,85
1 час при кипячении
1
97.26
2
99,11
3
99.27
4
99,32
Из табл. 9 видно, что отечественный сысертский асбест
обладает высокой химической стойкостью.
Сравнительные данные о кислотоупорности в 25%-ной
соляной кислоте при комнатной температуре хризотил- и антофиллит-
асбестов приведены в табл. 10.
Таблица 10
Кислотоупорность хризотил- и антофиллит-асбестов
Асбест
Хризотил-асбест Баженовского
месторождения
Антофиллит-асбест Сысертского
месторождения
Кислотоупорность после обработки
25%-ной соляной кислотой, %
1 сутки
75
97,1
L3 суток
62
96,8
7 суток
49
96,8
28 суток
45
96,7
По способу извлечения из руды различают асбест ручного и
механического обогащения. Асбест ручного обогащения (кусковой
асбест—крюд), выпускаемый под маркой АА, состоит из
кускового асбеста и недеформированных асбестовых игл. Асбест
механического обогащения (фабричное волокно), в зависимости от
длины волокна, подразделяется на семь сортов. Чем длиннее
волокна, тем лучше асбест.
42
В зависимости от текстуры (степени сохранности волокна)
асбест подразделяется на жесткий (условное обозначение) «О»,
полужесткий «Г» и мягкий «И». В асбесте жесткой текстуры явно
преобладают недеформированные асбестовые иглы; в асбесте
мягкой текстуры преобладают распушенные волокна асбеста;
асбест полужесткой текстуры характеризуется наличием примерно
равного количества недеформированных игл и распушенных
волокон.
Текстура, а также результаты ситового анализа волокйа слу:
жат основной характеристикой товарной марки асбеста. В табл, 11
приведены сорта и марки хризотил-асбеста, выпускаемые нашей
промышленностью (ГОСТ 7—40).
Таблица 11
Сорта и марки хризотил-абеста
Сорта
1
2
3
4
5
6
сита
1
1
2
2
2
3
3
Марка*
жесткой текстуры
О-1-40
О-1-30
0-2-17
О-2-10
О-3-35
О-4-15
0-5-55
О-6-35
0-6-25
полужесткой
текстуры
—
Г-2-50
Г-2-15
Г-3-70
Г-3-60
Г-3-59
Г-4-30
Г-4-10
Г-5-60
Г-5-50
Г-6-40
Г-6-30
мягкой текстуры
—
—
И-3-65
И-3-50,-
И-4-30
И-4-15
И-5-5
И-5-60
И-6-30
И-6-20
Нетекстурный сорт марок: 7-10, 7-370, 7-420, 7-470, 7-520 (в марке 7-10
цифра 10 указывает гарантийный остаток на сите № 3, в остальных марках
вторые цифры показывают объемный вес материала в г/л).
Применение асбеста. Огнестойкость асбеста,
кислотоупорность (антофиллит и др.), щелочестойкость (хризотил-
асбест), относительно малый объемный вес, высокая прочность
волокна, возможность переработки в пряжу и ткань, малая
теплопроводность, незначительная электропроводность и неко-
* Буквенные обозначения в марках указывают текстуру асбеста, первая
цифра—сорт, вторая цифра гарантирует минимальный остаток (в %) на сите,
номер которого показан во 2-й колонке. Размер отверстия равен 12,7 мм в сите
№ 1, 4,8 мм—в сите № 2 и 1,6 мм—в сите № 3.
43
торые другие качества создали благоприятные условия для
широкого внедрения асбеста в химической промышленности.
Для кислотоупорных изделий применяют антофиллит-асбест
Сысертского месторождения.
Из асбеста изготовляют шнуры и нити (ГОСТ 1779—42),
которые идут на изготовление набивок, применяемых для
уплотнения крышек люков, лазов и т. п. в химической аппаратуре, а
также для уплотнения сальников в кислотных и щелочных
насосах ,и вентилях. Асбестовые нити изготовляются диаметром
0,5—2,5 мм, а шнуры—диаметром 3—25 мм.
Асбестовые набивки подразделяются на три
группы.
1. Набивки сухие для сальников (ТУ МХП 408-Н);
представляют собой квадратного или круглого сечения шнур, плетеный
из асбестовой нити. Диаметр или сторона квадратного сечения
шнура 4—50 мм. Применяются при рабочем давлении до 250 am
и температуре до 400°.
2. Набивки, самосмазывающиеся плетеные (жировые), для
заполнения сальников (ТУ МХП 407-Н); представляют собой шнур,
плетеный из асбестовой пряжи и дополнительно пропитанный
антифрикционной массой. Диаметр или сторона квадратного
сечения шнура 6—50 мм. Применяются при рабочем давлении до
25 am и температуре до 300°.
3. Прорезиненные технические набивки или шнуры (ТУ МХП
87-Н); эти набивки состоят из нескольких уплотненных полосок
двухсторонне прорезиненной асбо-хлопчатобумажной ткани или
же из резинового ядра, оплетенного асбестом. Диаметр или
сторона квадратного сечения набивки 8—50 мм; изготовляются
также набивки прямоугольного сечения шириной 10—65 мм и
высотой 12—76 мм. Применяются при температуре до 360°.
Бумагу из амфибол-асбеста можно применять в качестве
защитного покрытия, наклеивая ее на стенки аппаратуры. Бумага
в листах выпускается размером 950X1000 мм, толщиной 0,5,
1 и 1,5 мм; бумага в рулонах изготовляется шириной 670, 950 и
1150 мм и толщиной 0,3; 0,4; 0,5 и 0,65 мм (ГОСТ 2630—44).
Бумага листовая и в рулонах применяется как тепловой
изоляционный материал. Объемный вес 0,8 кг/дм3, коэффициент
теплопроводности 0,11—0,13 ккал/мчас°С.
Ткани асбестовые (ТУ МХП 413-Н) толщиной 1,6—
3,5 мм и шириной 104 см изготовляют из чистого асбеста или
из асбеста с примесью хлопка, а также с медной или латунной
проволокой.
Картон асбестовый (ГОСТ 2850—45) изготовляется
из хризотил-асбеста V и VI сортов. Объемный вес картона 1—-
1,4 кг/см*, коэффициент теплопроводности 0,13 ккал/м час°С
Картон изготовляют чисто асбестовый и с наполнителями, в
качестве которых применяются каолин (до 30%) и картофельная
мука (до 5%). При работе в кислых средах применяют картон,
44
изготовленный из амфибол-асбеста. Картон выпускается в виде
листов с размерами сторон 800—1000 мм и толщиной 2—6 мм.
Ф и л ь т р в о л о к н о (ТУ 331-Н) изготовляют из смеси
асбеста и сульфитной целлюлозы; фильтрволокно марки ЯК-1
применяют для фильтрования летучих жидкостей, марки ЯК-2—для
вязких жидкостей, марки ЯК-3—для жидкостей средней
вязкости,
В качестве прокладочного материала широко применяют п а-
р онит, изготовляемый из асбеста, минеральных наполнителей,
каучука (или латекса).
Паронит У (ГОСТ 481—47) и парониты Л и ЛВ (ГОСТ 2925—45)
можно применять при температуре до 300° и давлении до
40 кг/см2 в качестве прокладок в трубопроводах для
разбавленных минеральных кислот (HCl, H2SO4, HNO3 и др.), агрессивных
газов (СО2, CL, окислы азота и др.), а также для пара и
перегретой воды.
Таблица 12
Асбестовые изоляционные массы
Асбестовая
масса
Асбестит
Асботермит
Асбозурит
Н ьювелъ
Совелит
^Состав сухой массы
70% асбеста VI
сорта
30% каолина
10% асбеста V и
VI сортов
70% отходов
шиферных заводов
20% трепела Ин-
зенекого комбината
30% асбеста V и
VI сортов
70% диатомита
15% асбеста III
сорта
85% углекислой
магнезии
15% асбеста IV
сорта
85% белой
магнезии и мела
Объемный вес,
кг /дм1
порошка
0,8—0,9
0,3— 0,4
0,5—0,55
0,17—0,19
0,180—0,2
изоляционной
массы
0,9—1,0
0;35—0,5
0,7-0,8
0.32-0,4
0,32-0,4
Коэффициент
теплопроводности, ккал/м час°С
порошка
0,28—0,35
0,095—0,12
0,13—0,19
0,08—0,11
0.09—0,11
изоляционной
массы
0,25—0,3
0,083—0,09
45
Паронит «УВ-10» (ТУ МХП 1369—50 р) можно применять при
температуре до 100° и давлении до 25 кг/см2 в трубопроводах для
концентрированной соляной кислоты, серной (до 50%) и азотной
(до 50%) кислот, а также для нефтепродуктов (бензина, керосина,
мазута и др.); в случае мазута температура может
достигать 250°.
Асбест I, II и III сортов применяют при изготовлении
тормозных лент, ремней, фильтровальных, электроизоляционных и
противопожарных тканей. Из асбеста III и IV сортов (в смеси с
V и VI сортами) совместно с силикатным цементом изготовляют
трубы, асбофанеру асбишфер, и другие строительные материалы.
Асбест VI сорта (в смеси с IV сортом) применяют как наполнитель
в пластмассах, битумных и других композициях.
Асбест весьма широко применяют при изготовлении
термоизоляционных масс; эти массы выпускают в порошкообразном виде и
приводят в тестообразное состояние прибавлением воды. Составы
и главнейшие свойства изоляционных масс приведены в табл. 12.
Кварц, кварциты и кварцитовые песчаники
Характерной особенностью кварцитов и кварцитовых
песчаников является чрезвычайно высокое содержание в них SiO2
и незначительное содержание остальных окислов. Высокая
термостойкость кварцитов и кварцитовых песчаников
обусловливается низким коэффициентом линейного расширения содержащегося
в них кварца.
Кварциты и кварцитовые песчаники самые
высококачественные кислотоупорные материалы; они почти не имеют пор и поэтому
мало проницаемы для воды и кислоты; обладают высокой
твердостью и механической прочностью, что, однако, крайне
осложняет изготовление из них даже простых изделий.
Кварциты имеют весьма разнообразные цвета—от темносерых,
буро-серых до розовых. Кварциты некоторых месторождений могут
применяться непосредственно как насадки для башен, а других
месторождений—лишь после тщательного отбора и сортировки.
Месторождения кварцитов имеются в разных областях
СССР.
Карельские кварциты Шокшинского
месторождения представляют собой прочную мелкозернистую породу с
ровным изломом.
Химический состав (в %):
SiOa 91,1—91,4
А12О8 • 4,74—5,6
Остальное 3,35
Потеря при прокаливании . . . 0,57—0,6
46
Физические свойства:
Удельный вес, г/смг ..." 2,6
Пористость, % О
Кислотоупорность, % 99,54
Предел прочности при сжатии, кг/см2 . . . 2676
Кварцит этого месторождения пригоден для производства
кислотоупорных изделий, а также для применения в качестве
насадки для башен.
Кварцитовые песчаники Курской
области (Некрасовское месторождение) обладают следующими
свойствами:
Удельный вес, г/см3 2,5
Пористость, % 0,316
Предел прочности при сжатии, кг/см2 . . . 2056
Кислотоупорность, % 99,72—99,99
Эти кварциты могут быть использованы как насадочный
материал.
Украинские кварциты. Кварциты Шолоховского,
месторождения могут быть использованы как хороший
кислотоупорный материал; они имеют следующие свойства:
Удельный вес, г/см3 2,6
Объемный вес, кг/дм3 2,6
Пористость, % 0,07
Кислотоупорность, % 99,98
Предел прочности при сжатии, кг/см2 .... 2000—2900
Свойства кварцитов Шварцевского месторождения:
Удельный вес, г/см3 2,64
Объемный вес, кг/дм3 2,63
Кислотоупорность, % 99,8
Предел прочности при сжатии, кг/см2 4800
Кварциты этого месторождения являются также хорошим
кислотоупорным материалом.
Кварциты Узбекской ССР (Ак-Ташское
месторождение) представляют собой пористую, реже плотную массу
сахаровидного строения.
Химический состав (в %):
SiO2 97,12
А12Оз 1,0
Fe2O3 0,3
Потеря при прокаливании . 0,78
Уральские кварциты. Кварциты месторождений
Свердловской области (Теплогорское, Песочное, Коноваловское,.
Коптеловское, Липовая гора, Караульная гора и др.) имеют
структуру от мелкозернистого до неравномерно крупнозернистого*
сложения. Цвет их от темносерого до белого.
47
Химический состав (в %):
SiO2 93,96—98,96
А12Оз 2,34-0,02
Fe2O3 0,42-1,65
СаО 0,07—0,96
MgO ; до 0,56
Потеря при прокаливании 0,1—0,8
Большинство этих кварцитов пригодно в качестве
кислотоупорных наполнителей для башен.
Автором изучались кварциты Первоуральского
месторождения (горы Караульной).
Химический состав этих кварцитов (в %):
SiO2 96,5—98,0
А12О3 0,5—0,55
Fe2O3 0,5—1,3
СаО 0,3—0,8
Потеря при прокаливании 0,3
Физические свойства:
Удельный вес, г/см3 2,7—2,75
Водопоглощение, % 0,05
Кислотоупорность, % 99,5—99,75
Кварциты этого месторождения являются высоко
кислотоупорным материалом и могут применяться в качестве насадок для
башен, а также для изготовления кислотоупорных цемента и
бетона.
Значительные запасы кварцитов имеются в Челябинской
области.
Химический состав (в %):
SiO2 70,8—98,8
Л12Оз 8,19-0,04
Fe2O3 0,12—3,27
СаО 0,21—0,26
MgO до 0,87
Потеря при прокаливании 0,33—1,6
Применение кварцитов. Вследствие твердости и
трудности обработки кварциты в качестве футеровочного
материала не получили распространения в химической
промышленности. Известен только один случай применения карельского
кварцита для футеровки первой башни при нитроз ном методе
получения серной кислоты.
Кварциты и кварцы, обладая высокой кислотоупорностью,
представляют собой прекрасный кусковой насадочный материал
для башен. Некоторые башни сернокислотных систем заполнены
такой насадкой. Для этой цели кварциты могут примеь ся
48
также в производстве азотной, соляной и других кислот, за
исключением плавиковой.
Кварцитами и кварцем наполняют всевозможные фильтры, где
нужно задерживать агрессивные жидкости, увлекаемые газами.
Дробленые и измельченные кварциты и кварцы являются
лучшими материалами для приготовления кислотоупорных цементов
и бетонов.
Пылевидный кварц (маршалит)
Пылевидный кварц представляет собой рыхлую, очень тонкую
порошковатую массу, состоящую из мельчайших зернышек
кварца с незначительными примесями полевых шпатов, слюды,
карбонатов, окислов железа и других минералов. Цвет его обычно
белый, кремовый, светложелтый и реже ржаво-желтый (в
зависимости от содержания окислов железа). По химическому составу
пылевидный кварц различных месторождений различен.
Содержание главнейших компонентов (в %):
SiO2 75 — 98
А12О3 2,0—15
Fe2O3 0,2-4,0
MgO 0,2-0,9
CaO 0,2—0,9
Месторождения пылевидного кварца находятся на Урале, и
запасы его можно считать неисчерпаемыми. Известны
месторождения Куликовское, Наталинское, горы Лисьей, горы Кременной,
Тактубайское, Архангельское и Алапаевское.
Химический состав пылевидного кварца Тактубайского,
Архангельского и Алапаевского месторождений приведен в табл. 13.
Таблица 13
Химический состав пылевидного кварца Гмаршалита)
Месторождение
Содержание, %
SiO2
СаО
MgO
Потеря
при
каливании, %
Тактубайское . .
Архангельску ¦ .
Алапаевское
84,0—95,0
77,0—95,0
87,0—98,5
1,5-7,8
3,^-17,5
0,5—9,0
0,15-0,4
0,1-0,9
0,1-0,6
0,2-0,4
0,3-0,2
0,1-0,7
0,1-0,4
0,05—0,5
.0,1-1,0
0,1-2,9
1,0-2,5
1,0—2,8
0,2-1,3
Удельный вес пылевидного кварца 2,6—2,65 г/см3; объемный
вес в рыхлом состоянии 0,96—1,0 кг/дм3 и в уплотненном виде
1,2—1,5 кг/дм3; темп. пл. 1650—1710°.
т*2зультаты ситового анализа пылевидного кварца
ск( t месторождения приведены в табл. 14.
1ЯНОВ
49
Таблица 14
Результаты ситового анализа пылевидного кварца Тактубайского
месторождения
№
сита
3,3
1
085
06
042
03,.
Остаток на сите, %
неотсеянный
1,3
2,9
1,2
0,6
2,7
0,8
отсеянный через
сито № 015
0
0
0
0
0
0
сита
021
015
0105
0075
0053
Остаток на сите, %
неотсеянный
1,8
1,5
3,0
2,9
0,7
отсеяпный через
сито № 015
0
0
4,8
2,5
0,4
Применение пылевидного кварца. Этот
материал в порошкообразном виде применяется как составная часть
кислотоупорного цемента, бетона и в виде мелкого наполнителя
в различных кислотоупорных композициях (битумные
композиции, пластмассы, резина и т. п.).
Пылевидный кварц очень удобен, так как вместо размола
породы требуется только отсев крупных слежавшихся кусков и
окременелых включений.
л
Прочие кислотоупорные минералы
Многие минералы, входящие в состав горных пород, нередко
встречаются в виде отдельных месторождений. Некоторые из них
могут применяться в качестве самостоятельных кислотоупоров.
Щелочные полевые шпаты (ортоклаз,
микроклин и альбит) и кислые плагиоклазы весьма
устойчивы против всех кислот за исключением HF и Н5РО4
(при кипячении) и разрушаются при сплавлении со щелочами.
Ортоклаз частично растворяется при кипячении в
концентрированной серной кислоте.
Кианит и силлимани т—ангидриды алюмокремне-
вых кислот (Al2O3-SiO2)—тождественны по химическому
составу и различаются только структурой. Оба минерала не
поддаются воздействию большинства кислот; силлиманит устойчив даже
против HF и лишь с большим трудом разлагается смесью HF и
НС1. Сплавление со щелочью полностью разрушает оба минерала.
Пирофилит представляет собой алюмосиликат состава
Al2O3'4SiO2-H2O. Месторождения пирофилита имеются на Урале,.
в Белорусской, Казахской и Узбекской ССР.
Твердость природного пирофилита по шкале минералов-
2,5—3. Невысокая твердость пирофилита допускает его обработку
50
режущим инструментом, что позволяет получать небольшие пи-
рофилитовые изделия обжигом сырых изделий, изготовленных
непосредственно из природного пирофилита.
Пирофилит—материал непластичный. Спекание пирофилита
происходит при 1800°.
2. ОБРАБОТКА ПРИРОДНЫХ КИСЛОТОУПОРОВ
Природные кислотоупоры встречаются преимущественно в
виде лавовых потоков и реже в виде рассыпных месторождений.
Монолиты, добытые из лавовых потоков взрывами и
клиновыми работами или же отбором из рассыпных месторождений,
для придания им нужной формы и поверхности подвергают
обработке, состоящей последовательно из операций разбуровки,
раскалывания, оболванивания и тески.
Ручная добыча и обработка камней из твердых пород
представляет собой очень трудоемкую работу; поэтому тесаный камень
из этих пород стоит применять только в случаях, когда он не
может быть заменен более дешевыми материалами, обработка
которых менее трудоемка.
Для большинства операций по добыче и обработке камней
могут быть использованы пневматические инструменты.
Применение пневматических молотков увеличивает
производительность труда по сравнению с ручной работой в 3—4 раза.
Грани камней имеют особые названия: передняя и задняя
грани—лицо, верхняя и нижняя грани—постели, боковые грани—
заусенки.
Лицо камней может быть обработано под «шубу», которая
получается при естественном отколе камня по гнездам. Если
такую поверхность у кромок камня окантовать в рамку
шириной 2—4 см, то этот вид обработки носит название «шубы в
рамку». Постели и заусенки, а также и лицо камней, прилегающих
к стенке аппарата, должны быть обработаны чистой или
получистой теской.
Обработку камней шлифовкой и полировкой при
изготовлении из них химической аппаратуры не применяют.
Мягкие породы, как, например, туф, легко можно обтесать и
распилить поперечной пилой с зубьями. Распиливание твердых
пород производят гладкой пилой, под которую подсыпают
кварцевый песок.
Требования к штучным камням. К штучным
камням из природных кислотоупоров надо предъявлять
следующие требования (технические условия).
1. По структуре и минералогическому составу камни должны
быть однородны и совершенно не должны иметь вкраплений и
прослоек, растворимых в кислотах (углекислый кальций,
магний и др.).
2. Кислотоупорность камней должна быть не ниже 94%.
4* 51
3. Материал должен быть термостойким: механическая
прочность не должна понижаться более чем на 15—20% после 5-^6
теплосмен (при перепаде температуры от комнатной до
температуры, на 30% превышающей ту, при которой материал будет
работать в условиях производства).
4. Материал должен быть плотным и непроницаемым.
5. Камень не должен иметь трещин; допускаются трещины и
раковины глубиной не более 0,01 наименьшего размера камня,
а длина их не должна превышать 0,05 меньшего размера стороны
плоскости, на которой данный недостаток обнаружен.
6. По форме и размерам камень должен в точности
соответствовать чертежу; отступления от заданных размеров допускаются
в пределах +5 мм для кромок, образуемых пересечением лицевых
граней с заусенками, и + 10 мм—для кромок, образуемых
пересечением лицевых граней с постелями.
7. Соприкасающиеся поверхности, т. е. постели и заусенки,
должны быть обработаны чистой и получистой теской, а лицо
(внутреннее и наружное) может быть обработано грубой теской;
по особой договоренности лицо камня как наружное, так и
внутреннее может быть обработано под «шубу в рамку» с тем, чтобы
высота выступающих неровностей была не более 25—30 мм,
8. Углы камней должны быть обработаны по угольнику;
отклонения не должны превышать 2 мм на 1 пог. м.
9. Выэоины на кромках и гранях допускаются глубиной и длиной
до 15 мм (при толщине камня 150 мм и более) и до 10 мм (при
толщине камня менее 150 мм).
10. Позиции, указанные на чертежах, должны быть ясно
отмечены на камнях несмывающейся краской.
Кроме того, степень пригодности камня для той или иной
цели определяется и рядом других показателей, из которых
главными являются следующие: химический состав, объемный
вес, температура плавления, предел прочности при сжатии,
растяжении, изгибе и пр.
Техническими условиями на бештаунит (МХП 1585—47)
предусматриваются следующие требования:
Кислотоупорность (не менее), % 97
Водопоглощение (не более), % 3,5
Предел прочности, кг1смг 1270
при сжатии (не менее) 1270
при изгибе 165
Термостойкость (число теплосмен от 1000° по 20л) ... 10*
Предел прочности при сжатии.после испытания
на термостойкость (не менее), кг!см2 .у* 760
* По нашим данным, термостойкость бештаунита ниже (стр. 33). К бештау-
ниту, как и к другим горным породам, в отношении термостойкости следует
предъявлять требование, указанное в п. 3.
52
3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ АППАРАТУРЫ ИЗ ПРИРОДНЫХ КИСЛОТОУПОРОВ
Описать все аппараты, которые изготовляются с применением
природных кислотоупоров, не представляется возможным.
Поэтому здесь будут подробно описаны лишь те аппараты, которые по
характеру своей работы требуют от природных кислотоупоров
высокой кислотоупорности, термостойкости, а также
механической прочности.
Прежде чем перейти к описанию конструкции аппаратов и
их монтажа, необходимо остановиться на подготовительных
работах, от правильной организации и выполнения которых
зависит не только успех монтажных работ, но и последующая
эксплуатация самих аппаратов.
Подготовительные работы
К подготовительным работам относятся постройка фундамента,
сборка и установка грузоподъемных механизмов, подбор,
обработка и выверка камней из кислотоупоров. До начала сборки
аппаратов необходимо позаботиться о своевременной доставке
на место работ монтажного оборудования и подъемных
приспособлений, которые должны быть в исправном состоянии.
Для постройки башен и аналогичных им сооружений
рекомендуется применять катучие поворотные краны
грузоподъемностью до 5 т, так как они просты в сборке и эксплуатации и
работают бесперебойно. Они имеют большие преимущества в
отношении простоты, скорости и стоимости монтажа по сравнению
с другими грузоподъемными приспособлениями (тельферами,
электролебедками и т. п.).
Одним из основных условий бесперебойности монтажа и
высоких темпов работы является своевременная подготовка
камней. Лучше всего, когда к началу монтажа все камни находятся
на площадке в сфере действия грузоподъемников. Камни должны
быть уложены по позициям. При наличии кранов камни можно
для экономии места складывать в штабели. Перед началом кладки
камни требуемых позиций отбирают и ставят на нижнюю постель
таким образом, чтобы краном можно было легко взять любой
камень.
Фундамент под башнями следует защищать от разрушающего
действия кислоты. При кладке фундамента нельзя применять
известковый бут, так как он разрушается всеми кислотами.
Фундамент следует делать из кислотоупорного материала (природный
кислотоупорный камень, кислотоупорный кирпич) или из
обыкновенного, пропитанного битумом или каменноугольным пеком
красного кирпича.
Наиболее надежным является фундамент, выполненный
следующим образом. Нижнюю часть фундамента до уровня земли
выкладывают из нерастворимого в кислоте бута или красного
53
кирпича с применением в качестве вяжущего состава битумной
композиции. При применении в качестве вяжущего состава
обыкновенного цемента наружные стенки всего подземного фундамента
толщиной в полкирпича нужно класть обязательно на битумной
композиции; кроме того, в этом случае нижнюю часть фундамента
нужно отделять от верхней «слоем той же битумной композиции
толщиной 3—4 мм. Верхнюю часть фундамента выполняют из
кислотоупорных материалов, как указано выше. На фундамент
укладывают цельную плиту из природного кислотоупорного
материала или выполненную из кислотоупорного кирпича с
применением в качестве вяжущего состава битумной композиции или
кислотоупорного цемента. Верхнюю плиту можно делать также
из кислотоупорного бетона.
Пол вокруг башен должен иметь уклон к сборному желобу,
ведущему в канализацию. Пол и желоб выкладывают из
кислотоупорного материала: битумобетона, кислотоупорного бетона,
метлахских плиток и т. д.
Конструкции и монтаж типовых аппаратов
Аппараты прямоугольного сечения.
Аппараты прямоугольного сечения в качестве сборников и башен
употребляют в производстве соляной, азотной, серной и других
кислот. Камни, из которых выкладывают аппараты в производстве
соляной кислоты, нужно пропитывать горячим битумом или
каменноугольным пеком. То же самое рекомендуется делать и
в аппаратах для серной и азотной кислот, если только
температура кислоты не выше 60—70°, а концентрация ее в первом случае
ниже 75—80%, а во втором—не выше 10—15%.
При небольших размерах аппаратов их боковые стены и дно
делают из цельных камней (максимальный размер таких камней
2,5x2,5 м из-за трудности вытески камней больших размеров).
В этом случае аппараты не имеют вертикальных швов, кроме
угловых. Такие аппараты могут быть изготовлены из бештаунита,
андезита и гранита; последний не применяется для изготовления
аппаратов в производстве серной кислоты.
Два способа соединения камней в прямоугольных башнях
показаны на рис. 8. При первом способе края боковых плит
скашивают под углом 45° и скрепляют плиты посредством чугунных
угольников и стальных связей; стыки уплотняют резиновыми
прокладками. При сборке башни на фундамент укладывают
строго горизонтально нижнюю плиту. Эта плита для каждой из
четырех стен башни должна иметь углубления с желобками
посередине, в которые вкладывают резиновую прокладку
квадратного или круглого сечения (сторона квадрата или диаметр около
25 мм). Резину укрепляют в углах желобков штифтами. В этих
же углах резину надрезают и в надрезы вкладывают резиновые
шнуры диаметром 15 мм, длина которых равна высоте башни.
54
Каждую боковую плиту устанавливают на соответствующее
место; снизу плиты подклинивают таким образом, чтобы они
несколько наклонились и верхние края их разошлись в стороны.
Затем осторожно расправляют прокладки и опускают камни на
свои места, причем они плотно придавливают резину.
Установленные плиты стягивают болтами 1. Под чугунные угольники 3
помещают прокладки 2, свинцовые, паронитовые или полиизобу-
тиленовые.
Рис. 8. Соединение камней в прямоугольных башнях:
1—стальные связи; 2—прокладки; 3—чугунные угольники;
4—чугунные шайбы.
По второму способу две боковые плиты входят краями в
фальцы двух других плит, выступающие концы которых стягивают
болтами /. В плите, которая служит дном, делают углубления
соответственно толщине боковых плит. По середине этих
углублений вырубают желобки для вкладывания резиновой прокладки.
Иногда для уплотнения применяют смоляную замазку,
укладываемую в желобки. При установке боковые плиты вытесняют из
желобков часть замазки, которую затем снаружи и изнутри
забивают в швы. Для уплотнения вертикальных швов применяют
и резину, и смоляную замазку. Из смоляной замазки
приготовляют небольшие шарики, опускают их в вертикальные каналы
в местах стыков и затем спрессовывают горячим железным
стержнем; при этом часть замазки выдавливается наружу. Замазку
добавляют, пока не дойдут до верха аппарата, после чего
выдавленную замазку забивают с обеих сторон в шов.
Резиновые прокладки делают соединение более плотным, и
ими следует пользоваться всегда, когда необходима
герметичность соединения.
Иногда вертикальные швы заливают расплавленной серой или
сплавом, состоящим из смеси серы с измельченным колчеданом.
В этом случае до заливки места соединения швы должны быть
высушены и хорошо прогреты, что легко сделать, опуская в шов
сильно нагретый стержень.
55
После затяжки болтов на первом ряде камней устанавливают
второй ряд. Шов между камнями первого и второго рядов
уплотняется также резиновой прокладкой. Концы этой прокладки
делаются более широкими, с отверстиями для пропуска
вертикального резинового шнура. В углах прокладки соединяются
склеиванием концов, срезанных по толщине на-нет. Кроме резины,
швы должны быть дополнительно уплотнены асбестом и
смоляной замазкой, как об этом сказано выше.
На рис. 9 показана башня
для конденсации
соляной кислоты, сделанная из
андезитовых камней. Башня имеет
квадратное сечение. Нижняя плита
состоит из цельного камня
размером 2400x2400x200 мм. Высота
камней, из которых выложены
стены башни, 1100 мм, толщина
нижних камней 250 мм, верхних—160мм;
каждый ряд камней стянут двумя
рядами болтов.
Башни такой конструкции
монтируют особенно тщательно.
Подтеска камней после их подъема не
допускается.
До подъема камни подтесывают
начисто по точным лекалам;
отклонение от заданных размеров
допускается не больше чем на 1—2 мм,
иначе соединения в швах не будут
герметичны.
Если аппарат должен полностью
заполняться жидкой средой, то он
может быть сделан высотой только в
один ряд камней. При этом аппарат
должен быть сначала прокрашен
битумным лаком, а затем зашпаклеван
битуминолем (стр. 352). При больших
размерах боковые стенки и дно
аппаратов не могут быть выполнены из
цельных камней, и такие аппараты непригодны для
заполнения жидкостью.
Электрофильтры. Во многих работающих
электрофильтрах можно наблюдать просачивание кислоты через швы
в кладке, что происходит вследствие недостаточного качества
монтажа камеры электрофильтра (рис. 10). Монтаж подобных
аппаратов надо производить с соблюдением описанных ниже правил.
У камня для стен, поступающего с карьеров, постели и зау-
сенки должны быть обработаны получистой теской. Наружную
56
По А-б
Рис. 9. Установка для
конденсации соляной кислоты.
i
и внутреннюю поверхности камня можно обрабатывать под «шубу»
при условии, чтобы высота выступающих неровностей была не
более 20 мм. На обеих поверхностях у граней должны быть
сделаны панели в 100 мм, обработанные* получистой теской.
Опорные камни для свода и угловые камни в местах прилегания балок
и уголков также обрабатывают получистой теской. Клиновые
сводчатые камни должны быть обработаны чистой теской и
притерты друг к другу.
Опорная плита
под камерой
электрофильтра должна быть
строго
горизонтальной; выравнивание
этой плиты нужно
производить
кислотоупорным бетоном,
слоем толщиной в
40—50 мм, с
последующей затиркой
кислотоупорным
цементом.
После затвердения
этого слоя
кислотоупорной изоляции
A—2 суток) на него
укладывают листы
полиизобутилена
толщиной 3 мм. На поли-
изобутилен
укладывают
кислотоупорный кирпич, на
который в свою
очередь последовательно
укладывают
листовую сталь толщиной
3—4 мм, листовой
асбест толщи ной 5 мм,
листовой свинец
толщиной 3 мм и
донные камни 2, 3 и 4.
Листовой свинец
выкраивают с таким
расчетом, чтобы можно
было загнуть борты.
До сборки дна электрофильтра необходимо установить на
ряды кирпича опаянную свинцом обвязку (не указанную на
чертеже) из швеллерного железа для нижней части камеры и
выверить ее по отвесу относительно проема в перекрытии здания.
1 1
10
6 5
i
• 9 !
; / г
\ 4000
'¦J_00
ЧЧ Щ N U
1!
-р.
t
1
A УЛУ:
ч
4
2
4
4
Рис. 10. Камера электрофильтра:
2—листовой свинец; 2, 3, 4—донные намни;
б—температурные швы; 6—канавка; 7—сводовые камни;
8—своды для навески труб; 9—надсводовые камни;
ю—опорные камни для сводов; И—стенные камни;
12—ласточкин хвост; 13—сток кислоты; 14—окно;
15—колосники.
57
Денные камни 2, 3 и 4 укладывают на кислотоупорном
цементе. Камни подбивают один к другому с тем, чтобы толщина
шва между ними была не более 5—6 мм. В днище делают
температурные швы 5 толщиной в 20 мм, заполняемые
утрамбовываемым кислотоупорным асбестовым волокном.
После укладки днища нужно проверить правильность
канавок 6, в которые устанавливают стенные камни. Ось канавок
должна совпадать с осью стен. Глубина канавок должна быть
60 мм, а ширина 320 мм. Даже при точных размерах камней и
тщательной кладке оси полностью не совпадают, и поэтому
чистую теску канавок следует производить после укладки донных
камней на место.
Проверив размеры канавок, производят кладку стен на
кислотоупорном цементе. Кладку камней ведут строго по отвесу,
располагая их по вертикали в шахматном порядке.
Внутренние размеры камер не должны отклоняться от
размеров, указанных на чертежах, более чем на ±10 мм. Отдельные
камни совершенно не должны выступать внутрь камеры.
Во избежание просачивания кислоты мы считаем наиболее
правильным укладывать камни, применяя в качестве прокладок
шнуровой асбест, с последующей разделкой швов. Во всяком
случае прокладка асбеста и разделка швов обязательны для
нижних 3—4 рядов и для 5-го ряда сверху, в том месте, где в
дальнейшем на камни 10 будут установлены связи. Разделка швов
достигается конопаткой их с обеих сторон смоченными в битумном
лаке асбестовыми нитями и последующей заделкой швов с
внутренней стороны кислотоупорным цементом или отверждающейся
на холоду замазкой (стр. 219), а с наружной—той же замазкой
или битуминолем.
Кладку стен заканчивают камнями 10, служащими опорой
для сводовых камней 7, и после этого устанавливают обвязку
из балок.
Особенно тщательно следует укладывать своды 8, для
которых нужна прочная сплошная опалубка, не допускающая
перекосов. Своды первоначально собирают насухо и плотность
притески проверяют, просвечивая переносной электрической
лампой. После проверки свод разбирают и собирают вновь на жидком
растворе кислотоупорного цемента. Надсводовые камни 9
укладываются строго по уровню, при толщине швов не более 2—3 мм.
После сборки сводов и разборки опалубки на дно камеры
укладывают листовой свинец 1 толщиной 5 мм с поднятыми бортами,
которые припаивают к свинцу, предварительно заделанному в
стенные камни 11 (для этого в стенных камнях сделаны
углубления 12 в виде ласточкина хвоста). Чтобы при укладке не
повредить свинец, дно камеры предварительно надо выровнять по
уровню кислотоупорным цементом и зажелезнить.
Кислотоупорный кирпич укладывают по свинцовому дну
камеры в два ряда, а у стен камеры в три ряда; после этого окон-
58
чательно разделывают все внутренние швы камеры. На
кирпичном дне камеры устанавливают опорные колонки для
колосниковой решетки и после этого делают стяжку кислотоупорным
цементом с уклоном 0,02 к стоку кислоты 13. После того как
цемент затвердеет (примерно через сутки), цо трем стенам камеры
(кроме стены со стороны входа газа) укладывают из
кислотоупорного кирпича отражательные стенки. В этих стенках нужно
сделать отверстия для стока кислоты, накапливающейся между
стенами камеры и отражательными стенками. По окончании
кладки отражательных стенок устанавливают колосниковую
решетку, на которую через окно 14 укладывают кусковой кварц.
Наружные швы следует разделывать после укладки
колосниковой решетки.
13
/400-
ер
J;
щжш^ЩЖЩ^
Jv
^tg^tgPH
/7^7* -
i
7
f 'SS/
и
Рис. 11. Полочный аппарат для концентрирования серной кислоты:
1—uiiaiuiii' намни; 2—боковые камни; 3, 4—торцовые камни; 5—верхние камни;
в—окно для входа газов; 7—колосники; а—подставки; 9—плиты рекуператора;
10—окошки; и~балки; 12—отверстия для кислоты; is—камни для заделки
окошек; 14—отвод кислоты. ¦
Полочный аппарат для
концентрирования серной кислоты (рис. 11) может быть выполнен
из бештаунита или андезита. Он состоит из сатуратора (нижняя
часть) и рекуператора {верхняя часть). Сатуратор представляет
59
собой прямоугольную коробку, дно которой выполнено из трех
камней 1. Каждая продольная стена сделана из трех камней 2,
а торцовые стены вытесаны из цельных камней 3 и 4. Сверху
сатуратор перекрыт четырьмя камнями 5, из которых в крайнем
левом имеется окно б^для топочных газов, поступающих в аппарат,
а верх крайнего правого скошен для лучшего стока кислоты.
Верхние камни. 5 покоятся на боковых стенках и на колосниках 7.
Колосники уложены в гнезда, имеющиеся в боковых стенках, и
опираются на подставки 8.
Рекуператор состоит из семи плит 9, уложенных одна на
другую. Каждая из плит вытесана из отдельного камня и имеет по
24 овальных отверстия, в которые вставлены фарфоровые
коробочки без дна, перекрытые сверху фарфоровыми колпачками.
В стенках сатуратора и в плитах рекуператора имеются
окошки 10 для чистки аппарата с крышками, вытесанными из бештау*
нита или андезита.
Длина сатуратора 3450 мм, ширина 1700 мм, высота 880 мм;
высота рекуператора 1820 мм, длина полки рекуператора 1700 мм,
ширина 1400 мм, высота 260 мм, овальные отверстия в полках
рекуператора имеют размер 170x50 мм.
Соединение продольных камней в сатураторе делается в
четверть, а соединение их с донными камнями и с поперечными
стенками—в шпунт. Плиты рекуператора накладывают друг на друга
так, чтобы соприкасающиеся плоскости были строго
горизонтальными. Все камни вытесывают начисто и особенно тщательно
обрабатывают их соприкасающиеся поверхности. Соединение камней
производят на кислотоупорном цементе.
Аппарат покоится на пяти балках 11, уложенных на три
фундаментных столба. Поверх балок кладут чугунные плиты, а на
них листовой свинец толщиной 8—10 мм; на свинцовое дно
насыпают слой песка толщиной 40—50 мм и укладывают нижние
камни 1. Дно аппарата укладывают строго по уровню. После укладки
дна устанавливают последовательно боковые стены, колосники,
верхние камни и, наконец, плиты рекуператора. После сборки
всех камней аппарат заключают в стальной корпус или опаивают
свинцом.
Аппарат работает в следующих условиях. Топочные газы при
температуре 800—850° поступают в аппарат через отверстие 6,
проходят в сатураторе над слоем кислоты и в дальнейшем, пройдя
последовательно все семь полок рекуператора, выходят сверху,
нагретые до 120—140°.
Кислота поступает на верхнюю полку рекуператора и, пройдя
все семь полок, стекает в сатуратор. Из сатуратора кислота>
пройдя по всей его длине, вытекает через отверстие 12 нагретая
до 220—230°.
Попытки заменить в аппаратах этого типа природные кислото-
упоры искусственно приготовленными материалами до
последнего времени оканчивались неудачами.
60
Существуют конструкции аппаратов, в которых рекуператор не
имеет полок и барботажных фарфоровых деталей. Вместо этого
прямоугольную или цилиндрическую камеру рекуператора
заполняют кварцевой насадкой.
Многогранные башни. Многогранные башни
делаются из гранита, бештаунита и андезита. В качестве примера
опишем конструкцию и монтаж гранитной 16-гранной башни для
абсорбции окислов азота (рис. 12А, вариант/). Внутренний объем
этой башни равен 580 ms; объем гранита 200 м2.
Грань башни по ширине соответствует одному камню, по
высоте же башня состоит из ряда отдельных поясов, число которых
бывает различно. Камни изготовляются высотой в 800—1200 мм.
Днище башни составляется из больших (весом до 4,5 т)
клинообразных камней, замыкаемых в середине круглым камнем /
(жерновом) (рис. 12А). Купол башни (рис. 12Б) состоит также
из отдельных клиновых камней и замкового камня 3
многогранной или круглой формы.
Камни укладывают на листовом кислотоупорном асбесте,
смоченном жидким стеклом с уд. весом 1,38—1,35 г/см3. Каждый
пояс башни стягивают стальными бандажами 3 (рис. 12В),
рассчитанными не только на механическое упрочнение
сооружения, но и на уплотнение вертикальных швов. Для лучшей
герметичности швы с обеих сторон законопачивают асбестовым
шнуром и шпатлюют кислотоупорным цементом.
Насадка башни—керамиковые цилиндрические кольца,
которые на 2/3 высоты башни укладывают правильными рядами
(для уменьшения распора), а на 2/3 загружают внавал. Размер
колец постепенно уменьшается от 150x150 мм (нижние кольца)
до 25x25 мм (верхние кольца).
Конструкция, поддерживающая насадку, состоит из
гранитной колосниковой решетки и керамиковых колосников.
Фундамент башни представляет собой в плане такой же шест-
надцатиугольник, как и башня; в верхней части его для осмотра
швов днища сделаны радиальные проходы, число которых
зависит от числа камней, составляющих днище. Для предохранения
фундамента от попадания кислоты под каждый камень днища под-
кладывают лист хромоникелевой стали 5 (рис. 12А) толщиной
2 мм.
Монтаж крупных гранитных башен нужно производить при
помощи крана в следующей последовательности.
Днище башни должно быть собрано и выверено до укладки на
фундамент. После выверки камни днища поднимают на
фундамент, укладывают на листы хромоникелевой стали, затем
домкратами приподнимают на 100 мм вместе с листами и
выравнивают на деревянных клиньях под ватерпас, В швы закладывают
полосы смоченного в жидком стекле листового асбеста и после
этого днище стягивают до отказа бандажами. Зазор в 100 мм
между стальными листами и горизонтальной плоскостью фунда-
61
Рис, 12А, Абсорбциоккзя гранитная башня:
2—круглый камень (жернов); 2—клиновые камни; з—зам-
новый камень; 4—бандажи; 5—листы хромоникелевой
стали; в—кислотоупорный бетон; 7—полиизобутиленовая
или битумная изоляция; 8—кислотоупорные плитки;
9—кислотоупорный кирпич.
мента нужно заполнить кислотоупорным бетоном. Во избежание
наблюдавшихся случаев протекания кислоты через швы, днище
после выкладки стен следует дополнительно покрыть слоем
битумной композиции и поверх нее уложить 2—3 ряда
кислотоупорных плиток на кислотоупорном цементе. Лучше дно и
нижнюю частьбашни выполнить, какэто указано на рис. 12А (вариант//).
2042
Рис. 12Б. Гранитный купол башни:
1—доски- г—поддерживающая конструкция из дерева;
я—замковый камень; 4—деревянные клинья; 6—брезент;
6—насадка.
Рис. 12В. Крепление башни бандажами:
7—боковые камни; 2—асбестовая прокладка;
3—бандажи; 4—замок; 5—чугунная подкладка.
Кладка стен башни—основная и наиболее трудоемкая работа.
Главные условия хорошей кладки: плотные и тонкие швы, строгая
горизонтальность постелей, вертикальность стенок и равенство
расстояний между парой противоположных граней. Эти условия
во время кладки необходимо строго соблюдать. Для выравнивания
камней в пределах до 4—5 мм можно увеличить или уменьшить
толщину асбестовой прокладки; для выравнивания на большую
6S
шшж
Рис. 12Г.
величину необходимо подтесывать камень. В среднем толщина
шва должна быть не более 6—8 мм.
Для лучшего уплотнения горизонтальных швов их следует
выполнять, как показано на рис. 12 Г. В середине верхних
постелей камней делают небольшие углубления, в которые
вкладывают резиновые пластины шириной 30—40 мм; толщина резины
подбирается с таким расчетом, чтобы
зазор между камнями составлял 10—12 мм;
шов с обеих сторон на глубину 30 мм
туго уплотняют асбестовым
кислотоупорным волокном (сысертским) и после этого
промазывают с внутренней стороны башни
кислотоупорным цементом, а с внешней—
холоднополимеризующейся замазкой или
битумной композицией A вес. ч. рубракса,
1—2 вес. ч. кислотоупорного наполнителя).
Если температура внутри башни
выше 90°, а концентрация азотной кислоты
выше 40% и серной выше 80%, то вместо
резиновой пластины следует укладывать
шнур из амфиболового асбеста.
Камни каждого ряда, сейчас же после
их установки, нужно стягивать бандажами,
Уплотнение причем последующий ряд можно
укладывать лишь после того, как будут установ-
лены и стянуты все бандажи в нижнем ряду.
Для производства кладки необходимы
внутренние и наружные леса. Внутренние
леса возводят от самого днища башни и
постепенно наращивают по мере кладки, через каждые 2 м. Наружные
леса следует сделать подвесными, укрепляя их за
бандажи.
Сборка гранитного купола башни (см. рис. 12Б) производится
после окончания загрузки колец. Поверх насадки настилают
брезент, на который укладывают 2-дюймовые доски 1 и
устанавливают деревянную поддерживающую конструкцию 2У на
которую опираются сводовые камни во время кладки. Чтобы
вставить замковый камень <?, под сводовые камни подкладывают
деревянные клинья 4. После укладки замка на свод надевают
опорный бандаж, клинья выбивают, и свод, зажимая замковый камень,
садится на место. \
Свод, так же как и днище и стены, укладывают на листовом
асбесте; швы уплотняют асбестовым шнуром и кислотоупорным
цементом.
Одна из самых трудных работ при постройке башни—это
устройство купола. Обработка камней купола очень сложна;
даже при тщательной работе редко удается уложить камень без
значительной пригонки и подтески. Поэтому купола подобных
шва:
цемент; 5—холоднополимери-
зующаяся замазка или
битумная композиция.
шдсверху
«¦¦
Рис. 13. Башня круглого
сечения:
1. з—футеровочные камни; 2—нижние камни; 4—змеевики; 5—второе дно;
6J—каналы; 8—плитки; 9—камни; 10—окно для чистки; и—андезитовая труба;
12—пазы; 13—потолочные плиты; 14—отверстия для подачи кислоты;
15—отверстие для газохода.
5 Поляков
башен лучше выполнять из кислотоупорного армированного
бетона. Для предохранения от выветривания наружная поверхность
бетона должна быть покрыта изоляцией, стойкой к атмосферным
воздействиям. Для изоляции могут быть использованы битумные»
пековые и другие композиции. Свод из кислотоупорного бетона
обходится в 2 раза дешевле свода из природных камней.
Башни круглого сечения. На рис. 13 показана
башня круглого сечения для концентрирования серной кислоты.
Такие башни делают из андезита или бештаунита.
Башня состоит из 15 колец, каждое кольцо—из 8 камней
высотой в 1 ж. Толщина трех нижних колец 30 см, четвертого—40 см,
пятого-седьмого—25 см, восьмого-одиннадцатого—20 см и
остальных—15 см.
Нижняя часть башни вследствие высокой температуры
разрушается наиболее сильно; поэтому нижние три кольца
футеруют камнями 1 из того же материала. Толщина футеровочных
камней 15 см. Их можно менять, не разбирая башни.
Башню устанавливают на прочном фундаменте. Фундамент
покрывают листовым свинцом, к которому припаивают
свинцовое кольцо высотой 300 мм; образовавшаяся чаша (кювета)
служит дном башни. На дно кюветы укладывают камни 2, а ее
цилиндрическую часть футеруют камнями 3.
Башня имеет второе дно 5 из цельного камня; в этом дне имеются
наклонные каналы 6 для стока кислоты. На камни 2 кладут андё-
зитовые плитки 8 высотой 50 мм; плитки 8 кладутся неплотно
друг к другу и образуют каналы 7. По каналам 6 и 7 кислота
вытекает из башни в кювету, где она предварительно охлаждается
водой, протекающей по змеевику 4. Окончательно кислота
охлаждается в выносном холодильнике, установленном около башни.
На плитки 8 кладут камни 9, а на них первое кольцо стенных
камней. В первом кольце имеются два отверстия. В одно из них
вставляют андезитовую трубу 11 для ввода в башню топочных
газов, а второе отверстие 10 служит для чистки башни и во
время работы заложено камнями.
После укладки первого кольца кладут второе и затем третье,
после чего футеруют нижнюю часть башни облицовочными
камнями 1. Затем кладут четвертое кольцо, пятое и т. д. до самого
верха.
Камни укладывают на кислотоупорном цементе.
Горизонтальные швы в камнях делают в четверть; вертикальные образуют
ромбообразные пазы 12, которые плотно забивают
кислотоупорным цементом.
Потолок башни делают или плоским из трех андезитовых плит
13 (или из кислотоупорного армированного бетона) или же в виде
купола из фасонных андезитовых камней. Второй вариант мы
считаем лучшим.
В плитах потолка имеются отверстия 14 для подачи кислоты
в башню и отверстие 15 для газохода.
66
Башня не заполнена насадкой; топочные газы из генератора
или из нефтяной топки поступают в нижнюю часть башни при
1100° и выходят из нее при 190—220°. Кислоту подают в башню
распылителями, вставленными в отверстия 14. Температура
выходящей из башни кислоты 220—230°.
Футеровка аппаратов природными кислотоупорами
Природные кислотоупоры—бештаунит и
андезит—применяются для футеровки башен и других аппаратов, в которых
циркулируют сильно агрессивные среды при высокой температуре.
К таким аппаратам относятся первые башни в производстве
серной кислоты нитрозным и контактным методами, а также
барабанные аппараты для концентрирования серной и фосфорной
кислот.
Футеровка башен. В башенных системах для
производства серной кислоты нитрозным методом башни, начиная
со второй, изготовляются из стали. Первую и вторую башни
следует полностью футеровать, а остальные башни или совсем не
футеруют, или футеруют до уровня колосниковой решетки.
Толщина футеровки
зависит от конструкции и
назначения башни. Первая
башня башенной системы
имеет футеровку толщиной
200—300 мм, а вторая
150—250 мм. В
контактных системах в первой
промывной башне
футеровка имеет толщину
180—200 мм, а во второй
толщина может быть
снижена до 120—150 мм.
Увлажнительная башня
делается или совсем без
футеровки, или же с
футеровкой толщиной всего лишь
65—75 мм. Длина и
ширина футеровочных
камней колеблются в пределах
отО,5хО,5л«до1,5х 1,5 ми
зависят от диаметра башни
и толщины самих камней. Если башня стальная, то ее до начала
футеровки оклеивают полиизобутиленом.
Методы производства футеровочных работ для всех
конструкций башен почти одинаковы. Наиболее сложен процесс футеровки
башни, имеющей свинцовый корпус, описанный ниже.
Фундамент таких башен может быть выполнен в виде
сплошного массива или в виде площадки, покоящейся на колоннах или
К* 67
: Рис. 14. Сопряжение фундамента с
башней:
1—корпус башни; 2—свинцовое дно башни
(толщина 5 мм); 3—место пайки;
4—листовой полиивобутилен (толщина 3 мм);
в—кислотоупорный бетон E0 мм); 6—футеровка
стен и дна башни; 7—кислотоупорный бетон
G0 мм); 8—фундамент башни; 9—желоб из
кислотоупорного бетона вокруг башни.
стенах, перекрытых арками. При обоих устройствах необходимо
предохранить фундамент от разрушения, которое часто
вызывается проникновением в него кислоты в результате аварий или
повреждения свинцового корпуса башни.
На рис. 14 представлена деталь сопряжения фундамента с
башней.
На рис. 15 показана свинцовая футерованная башня
диаметром 14 м и высотой 18 м. Башня состоит из свинцового корпуса,
подвешенного на металлическом каркасе из угловой стали и
1
По А-А
По 6-6
Рис. 15. Свинцовая футерованная башня:
1—камни; 2—колонки; 3—нижний ряд футеровки; 4—опорные камни для
колесников: л—распорные бруски, б, 7—колосники.
швеллерных или двутавровых балок. Свинцовый корпус
стягивается бандажами из полосовой стали и футеруется изнутри ан-
дезитовыми или бештаунитовыми камнями. Внутри башни имеется
колосниковая решетка, на которой покоится наполняющий
башню кусковой кварц или цилиндрическая насадка.
68
Футеровку начинают с дна башни; для этой цели через центр
башни по диаметру натягивают шпагат. Кладку камней
начинают по обе стороны от шпагата: от центра к периферии
башни.
После укладки дна начинают возводить стены, проверяя
правильность кладки радиусом, лекалами и отвесом. Кладка
футеровки производится на кислотоупорном цементе.
Камни берут сухие и очищенные от грязи. Соприкасающиеся
плоскости камней предварительно смачиваются жидким стеклом
уд. веса 1,35 г/см3. Цемент берут с некоторым избытком, чтобы
заполнить все пустоты между камнями. Излишек цемента
выдавливается при уплотнении шва, которое достигается ударом
молотка по уложенному камню. Толщина шва допускается 8—10 мм.
Футеровочные работы производят при температуре не ниже
8—10°.
Бандажи на свинцовом корпусе нужно устанавливать и
затягивать по мере футеровки и заполнения башен. При
использовании в качестве насадки кускового кварца или цилиндрических
колец в навал ни в коем случае нельзя допускать, чтобы
заполнение насадкой опережало установку бандажей на высоту больше
чем 0,6—0,7 м. Необходимо следить, чтобы в цемент и в
пространство между футеровкой и свинцом не попал случайно щебень, так
как в этом случае при натяжке бандажей может быть поврежден
свинец.
Футеровка стен сначала производится с дна башни, после
укладки колосниковой решетки—с нее, а дальше с насадки,
загрузка которой чередуется с укладкой футеровки. Такой
порядок работы, т. е. выкладка футеровки примерно на 1,5 ж высоты
и последующая засыпка или укладка насадки, применяется с
целью избежать устройства лесов.
Колосниковую часть делают следующим образом. На
выложенное дно (см. рис. 15) устанавливают колонки 2 квадратного
сечения со стороной 250 мм. Высота колонок вместе с высотой
камня 4 не должна быть меньше высоты или диаметра
примыкающего к башне газохода. Камни 4 устанавливают на колонках 2.
Размеры камней 4: длина 550 мм, толщина 120 мм, высота 550 мм.
Камни 4 устанавливаются параллельно оси примыкающего
газохода. У периферии башни они опираются на обрез футеровки,
для чего нижний ряд футеровки 3 делают на 50 мм толще
лежащих выше. Для придания устойчивости камням 4 между ними
устанавливают распорные бруски 5. На камни 4 устанавливают
колосники 6 и 7, имеющие форму трапеции; их укладывают в
виде решетки, как это показано на рис. 15. Для большей
устойчивости решетки в нижней части колосников 6 имеется выступ,
который входит в пространство между камнями 4. Размеры
колосников: толщина 100 мм, длина верхней части 550 мм, нижней
790 мм; высота колосников 7—370 мм, а колосников 6 вместе с
выступами 430 мм. У периферии башни колосники опираются на
6:)
обрез футеровки. Таким образом, футеровка башни должна иметь
два уступа по 50 мм, на которые опираются концы колосников.
При футеровке свинцовой башни, не имеющей
поддерживающего металлического каркаса, работу производят в следующей
последовательности: первоначально выкладывают каменный
цилиндр, затем его опаивают свинцом и после этого заполняют
насадкой. Бандажи устанавливают или после опайки свинцом, или
же по мере заполнения башни насадкой.
Рис. 16. Барабанный аппарат для концентрирования серной кислоты:
1—стальной корпус; 2—асбест и свинец; 3—футеровка; 4—перегородка;
5 газоходы для газов и паров; 6—перетоки кислоты из первой камеры
во вторую; 7—газоход из топки; «—кислотоупорный бетон.
Кладку башен без металлических каркасов производят с
лесов, устанавливаемых вокруг башни. Необходимо тщательно
следить, чтобы каменный цилиндр имел правильную форму. Для
этой цели в центре башни закрепляют строго по отвесу
металлическую мачту, от которой радиусом проверяют правильность
укладки каждого ряда камней. Подача футеровочных материалов
производится лебедкой с укосиной или краном.
Футеровка барабанного аппарата.
Барабанный аппарат для концентрирования серной кислоты (рис. 16)
70
представляет собой горизонтальный сварной цилиндр / из
листовой стали толщиной 12 мм. Длина барабана 7830 мм, диаметр
2824 мм. Внутренний диаметр барабана 2170 мм.
Барабан внутри выкладывают слоем асбестового картона 2,
смоченного жидким стеклом. Поверх асбестового картона
укладывают и пропаивают свинцовые листы. Затем жидким стеклом или
кислотоупорным цементом приклеивают еще один слой
асбестового картона и, наконец, укладывают футеровку 3 из бещтаунита
или андезита или же из кислотоупорных керамических плиток.
Толщина футеровки 300 мм.
Камни из бештаунита или андезита кладут в два ряда. Размер
камней для футеровки первого и второго ряда: высота 300 мм,
толщина 150 мм, длина по большой дуге 238 мм и по меньшей
212 мм. Кладку камней производят на кислотоупорном цементе
с перевязкой швов.
При футеровке керамическими плитками их выкладывают
в три ряда толщиной по 100 мм каждый.
Днища барабана—сферические. Пространство между днищами
и футеровкой заполняется кислотоупорным бетоном 8. Барабан
разделен перегородкой 4 на две камеры. Первая камера служит
для подогрева и предварительного концентрирования.
Топочные газы, получаемые при сжигании мазута, поступают
по газоходам 7 во вторую камеру аппарата, а из нее по газоходу
5 в первую, откуда выходят нагретые до 125—150°. На
концентрирование поступает серная кислота, содержащая 68—75%
H2SO4. Готовое купоросное масло, содержащее 92—93% H2SO4,
вытекает из второй камеры при температуре 220—230°. Таким
образом, в данном аппарате футеровочный материал должен
обладать хорошими кислотоупорными свойствами при высоких
температурах; бештаунит и андезит значительно лучше отвечают
этим требованиям, чем керамика.
Наполнение башен кварцем
В настоящее время наиболее распространенным материалом
для несимметричных насадок в башнях является кварц. Для
заполнения башен его дробят и сортируют.
Кварц дробят на щековой дробилке; щеки дробилки разводят
на 75—80 мм. Раздробленный кварц из дробилки передается
ленточным передвижным транспортером в наклонный
вращающийся барабанный грохот. Размер отверстий барабанного грохота
зависит от требуемой величины зерен кварца. Чаще всего
размеры отверстий барабана (если не предполагают
сортировать отход) бывают следующие: половина длины барабана—
отверстия диаметром 50 мм, следующая четверть
барабана—отверстия диаметром 80 мм и последняя четверть—90 мм. Кварц,
проходящий через отверстия диаметром 50 мм, идет в отход, а
71
проходящий через отверстия размером 80—90 мм, идет для
наполнения башен.
Подъем кварца и футеровочных материалов производится
краном или лебедкой с поворотной укосиной, укрепленной на
мачте.
Наполнение башен кварцем обычно производят поочередно
с футеровкой, пользуясь насадкой (вместо лесов) для ведения
с нее работ по футеровке башен.
Для нижнего слоя берут куски кварца размером 180—200 мм.
При укладке нужно следить за тем, чтобы куски кварца не
расклинивали колосников. Первый ряд кварца следует уложить с
небольшими зазорами между его кусками.
Бадью, в которой поднимают кварц, нужно опускать внутрь
башни до уровня насыпанного в башню кварца* Если же подъем
кварца осуществляется шахтным подъемником (лифтом) и
вагонетками, то кварц загружают в башню через деревянную трубу,
доходящую почти до насадки. Деревянная труба заканчивается
сверху воронкой, в которую засыпают кварц. Наполнение
производится таким образом, чтобы труба была полностью загружена
кварцем. По мере заполнения башни кварцем трубу снизу
обрезают. От трубы кварц отгребают лопатами. Если не соблюдать
указанных мер предосторожности, то кварц при падении с
высоты крошится и частички его (мелочь) забивают башню.
При заполнении башни нельзя допускать ее загрузку на
высоту более 600—700 мм без установки бандажей.
Для загрузки кварца изготовляют несколько бадей емкостью
по 1—1,5 м3. Наполненные кварцем бадьи подвозят на
вагонетках к крану и поднимают за цапфы. Цапфы расположены ниже
центра тяжести бадьи, и поэтому ее легко опрокидывать при
опоражнивании. Для подъема бадьи с кварцем чаще всего
пользуются лебедкой и укосиной, установленной на мачте около
внешней окружности башни. При спешных работах устанавливают
две и даже три укосины.
Литература к гл. II
1. А. П. Ал имарин, Бештаунит из окрестностей Пятигорска, как
кислотоупорный материал, Минеральное сырье № 5—6, 477 A931).
2. П. А. Б о р и с о в, Полезные ископаемые Ленинградской обл. и
Карельской АССР. Справочник. Горгеолразведиздат, 1933.
3. А. Е, Малахов, Фельзит—новый, естественный кислотоупор,
Минеральное сырье № 1, 47 A934).
4. К. А. П о л я к о в и др., Неметаллические кислотоупорные материалы
в химической промышленности, Госхимиздат, 194 К
5. Н. С. Симонов, Лавы Казбекского района как кислотоупорный
строительный материал. Труды Всесоюзного Геолого-разведочного общества*
НИС НКТП вып. 341, Горгеонефтеиздат, 1933.
6. Д. Г, Ч и с л и е в, Артикские строительные туфовые лавы и конструкции
из них, 2-е изд., дополн, и переработ. Труды Института прикладной
минералогии, 1932.
72
7. А. И. Ц в е т к о в, Исследование кислотоупорных свойств некоторых
горных пород Северо-западной обл., Минеральное сырье № 10, 49 A933).
8. Д. Г. Г у т и н, Ф. М. А м с т и с л а в с к и й, Механическая обработка
камня, Стройиздат, М., 1936-
9. Г. П. Ефимов, В. Н. Григорьев, Термическая стойкость
естественных кислотоупорных материалов» Минеральное сырье № 8—9, 21
A936).
10. К. А. Поляков, Естественные кислотоупоры и их применение в
химической промышленности, Коррозия и борьба с ней № 3—4, 95 A939).
И. А. Коган, Я. Шварцбурд, О пригодности некоторых гранитов
Украины для кислотостойкого строительства, Химстрой № 4, 215 A934).
12. Н. А. Конюхов, Ю. В. Дерешкевич, Восстановление
гранитных башен, Хим. пром. № 9, 280 A948).
13. В. Г. П е р е т ц, Е. П. Михайлова, Е. В. Юшманов, Фельзит—
уральский кислотоупорный материал, Химстрой № 5, 303 A935).
14. К. К о ц о е в, К вопросу о применении артикских туфов, Химстрой
№ 6, 2309 A933).
15. Н. Елухен, Опыт монтажа абсорбционных башен из гранита,
Химстрой № 6, 2303 A933).
16. Сборник «Пылевидный кварц». Труды Уральского индустриального
института имени С. М, Кирова. Геолразведиздат, 1939,
17. К. А. Поляков, Неметаллические химически стойкие материалыh
Гос х им из дат, 1947.
ГЛАВА III
СИЛИКАТНЫЕ КИСЛОТОУПОРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
При футеровке аппаратов кислотоупорными материалами
чрезвычайно важно правильно выбрать вяжущий состав и способ
его применения для связывания однородных и разнородных
материалов—керамики с керамикой, андезита с керамикой, металла
или бетона с керамикой и каменным литьем и т. п,
Известно большое число вяжущих составов, применяемых
при футеровке аппаратов. Из этих составов наиболее
распространены так называемые силикатные кислотоупорные цементы
(к-цементы)*.
К-цементы получают, замешивая с жидким стеклом (водным
раствором кремнекислого натрия) смесь из тонкоизмельченного
инертного каменного материала (наполнителя) с ускорителем
процесса схватывания и твердения.
По роду основного наполнителя различают андезитовый,
диабазовый, маршалитовый, кварцитовый и другие к-цементы.
* Здесь и в дальнейшем для краткости силикатный кислотоупорный
цемент мы будем называть к-цементом.
I. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТОУПОРНЫХ
ЦЕМЕНТОВ
Растворимое стекло (силикат)
Растворимое стекло — прозрачный стекловидный сплав
различных щелочных силикатов. Состав растворимого стекла
выражается общей формулой R2O«nSiOa (под R2O
подразумевается Na2O или К2О). Известны ортосиликат натрия 2Na2O*
• SiO2, метасиликат Na2O • SiO2 и дисиликат Na2O - 2SiO2.
Существование соединений с большим содержанием SiO2,
отвечающих три-, тетра- и пентасиликату натрия, не доказано,
поэтому все силикатные образования, в которых на одну молекулу
Na2O приходится больше двух молекул SiO2, следует
рассматривать как сплавы или растворы SiO2 в дисиликате натрия.
Растворимое стекло называется также фуксовым стеклом,
си ли кат-глыбой и просто силикатом.
Состав растворимого стекла может колебаться в очень
широких пределах; он определяется отношением числа молей
SiO2 к числу молей Na2O или К2О; это соотношение называется
модулем растворимого стекла. В продажных сортах растворимого
стекла его модуль может колебаться в пределах 1,0—4,2.
Натриевое растворимое стекло более широко применяется в технике,
чем калиевое. Водные растворы такого стекла называются
жидким стеклом.
Продажные сорта растворимого стекла подразделяются на
две группы:
1. Твердое растворимое стекло, называемое силикат-глыбой,
получаемое сплавлением SiO2 с содой или сульфатом; силикат-
глыба не содержит воды.
2. Растворы жидкого стекла различной концентрации и
различного модуля.
Кроме указанных двух групп, известны еще сорта твердого
растворимого стекла, содержащие некоторое количество воды
л носящие название гидратированных стекол. Они хорошо
растворяются в воде; получаются выпариванием растворов жидкого
стекла.
Силикат-глыба представляет собой прозрачную массу,
окрашенную в различные цвета и по внешнему виду напоминающую
бутылочное стекло. В зависимости от химического состава и
модуля силикат-глыбу выпускают двух сортов (ГОСТ 917—40):
I сорта—с модулем 2,76—3,06 и содержанием 72=-74% SiO2 и
II сорта—с модулем 2,63—3,0 и содержанием 70—72% SiO2.
Растворы жидкого стекла представляют собой
сиропообразные вязкие жидкости. Правильно приготовленные растворы
бесцветны или имеют слегка желтоватую окраску. Даже в чистых
растворах можно заметить взвешенные частицы кремнезема,
образовавшегося при разложении силиката.
74
Температура замерзания растворов жидкого стекла зависит
от его состава и находится в пределах от —2° до —11°. Вопрос
о влиянии низких температур на свойства растворов жидкого
стекла до сих пор недостаточно изучен, однако можно
предположить, что при нагревании замерзшего жидкого стекла и
равномерном его перемешивании должен получиться раствор с теми же
свойствами, какими он обладал до замерзания.
Одним из свойств растворов жидкого стекла является
способность силиката разлагаться под действием кислот и даже таких
мало активных, как углекислота воздуха. Разложение силиката
соляной кислотой идет по реакции
Na2O.nSiO2 + 2HC1 + B/г—1 )Н2О = 2NaCl + /iSi(OHL
В зависимости от количества, концентрации и рода кислоты
кремнезем выделяется либо в виде коллоидного осадка, либо
в виде больших хлопьев. Образовавшийся осадок кремнезема
не растворяется ни в избытке взятой кислоты, ни при разбавлении
раствора водой.
Соляная кислота обладает способностью стабилизировать золь
SiO2, и поэтому выделение геля в солянокислом растворе
происходит значительно медленнее, чем в сернокислой среде.
При смешивании прозрачных растворов жидкого стекла с
растворами гидроокисей щелочных металлов никаких внешних
изменений не наблюдается. При воздействии на жидкое стекло
растворов гидроокисей щелочноземельных металлов протекает
реакция обменного разложения с образованием соответствующих
силикатов:
Na2O-/zSiO2 +Ва(ОНJ -f 6Н2О = 2NaOH +
+ {п—l)SiO2 + BaSiO3-6H2O
Гидроокиси алюминия, железа и хрома при продолжительном
соприкосновении с растворами жидкого стекла вызывают
коагуляцию раствора. Однако остается невыясненным, какие процессы
протекают в этих случаях и какой состав имеют образующиеся
при этом осадки.
Растворы солей также коагулируют жидкое стекло с
выделением аморфных осадков. При прибавлении к раствору жидкого
стекла насыщенного раствора Na2SiF6 происходит выделение
коллоидного белого осадка. При замешивании порошка Na2SiF6
с раствором жидкого стекла уд. веса 1,33—1,35 г/см3 и с модулем
около 3,0 получают массу, которая через некоторое время
затвердевает в прочный монолит.
В технике жидкое стекло получают растворением силикат-
глыбы в воде или растворением аморфного кремнезема в едких
щелочах.
Торговые сорта жидкого стекла имеют показатели (ГОСТ
962—41), приведенные в табл. 15.
75
Таблица 15
Химический состав, модуль и удельный вес торговых сортов
жидкого стекла (по ГОСТ 962—41)
Показатели
Химический состав, %
SiO2 ......
Na2O
А1203-|-Ре20з,не более
CaO » »
SO3 » »
Вода » »
Модуль
Удельный вес, г/см3 . . .
Жидкое стекло
содовое
32,0—34,5
11,0—13,5
0,25
0,2
0,18
57
2,63—3,00
1,50—1,55
содово-сульфатное
28,0—32,0
10,0—12,0
0,40
0,3
1,00
60
2,56—3,00
1,43—1,50
сульфатное
28,0-32,0
10,0—12,0
0,50
0,35
1,50
60
2,56—3,00
1,43—1,50
Довольно часто потребители получают от завода-поставщика
силикат-глыбу в кусках и растворяют ее на месте производства
работ. Так как растворение часто ведут неправильно, следует
остановиться на этом процессе.
Одно- и двухмодульное стекло растворяется в воде достаточно
легко и без всякого остатка. При растворении силикат-глыбы
с модулем около 3 и выше на поверхности кусков образуется
кремнеземистая пленка, препятствующая дальнейшему
проникновению воды и тем самым замедляющая процесс растворения.
Образование пленки объясняется гидролитическим расщеплением
силиката и более быстрым переходом в раствор Na2O по
сравнению с SiO2. Гидролиз силиката протекает тем в меньшей степени,
чем меньшее количество воды было взято для его растворения.
Чтобы облегчить растворение силикат-глыбы, ее измельчают
для увеличения поверхности соприкосновения с водой.
Установлено оптимальное соотношение между степенью
измельчения силиката, его модулем и количеством требующейся
для его растворения воды. Так, при модуле 2,7 и измельчении
зерен до 0,6 мм оптимальное соотношение между силикатом и
водой 1:3.
Для более успешного проведения процесса растворения
необходимо измельченный силикат сильно и беспрерывно
перемешивать с водой. При таком перемешивании удаляется
кремнеземистая пленка и вода все время соприкасается непосредственно
с силикатом.
Калиевый и низкомодульный натриевый силикаты хорошо
растворяются острым паром в неподвижных автоклавах при
давлении 3—4 ата. Растворение заканчивается через 3 часа.
76
Натриевое стекло с высоким модулем лучше растворять во
вращающихся цилиндрических барабанах-автоклавах. Барабан,
загруженный на !/з своего объема силикат-глыбой и водой,
вращается на горизонтальных цапфах со скоростью 5 об/мин. Пар
с давлением 3—4 ати поступает внутрь барабана через втулку
в торцовой части полой цапфы барабана. Когда удельный вес
жидкого стекла достигает 1,35—1,36 г/см3, горячую массу
выдавливают из аппарата паром через спускной кран в сборник. Для
получения прозрачного раствора жидкое стекло фильтруют на
фильтр-прессах. Выпаривание жидкого стекла до нужной
концентрации производят в чугунных котлах или железных чанах при
перемешивании на голом огне или же, что более рационально,
в вакуум-аппаратах.
< . ¦ "а I
Пар
Рис. 17, Аппарат для
растворения силиката:
1—обечайка; 2—дно; 3—второе
дно; 4—деревянные подкладни;
5—стальная решетка; б—бар-
ботер; 7—подкладки под барбо-
тер; 8—мешковина,
пропитанная глиняным раствором.
Рис. 18. Чугунный котел для
растворения силиката:
1—котел; 2—подставка из
уголков 50x50 мм; 3—сосуды из
кровельного железа; 4—крышка
из досок толщиной 4 см;
б—обмуровка; 6—колосники.
Можно производить, но с меньшим успехом, растворение
силикат-глыбы в более простых установках; в этом случае
силикат измельчают в куски размером 7—30 мм и загружают в
деревянный чан (рис. 17), сделанный из плотно пригнанных
сосновых досок. Для защиты дна от действия пара укладывают второе
дно 3. Внутри чана над вторым дном укладывают на деревянных
подкладках 4 стальную решетку 5 с отверстиями диаметром до
77
7 мм. Между вторым дном и решеткой помещают барботер 6 из
труб диаметром 37—50 мм. Отверстия в трубах барботера имеют
диаметр 3—4 мм и расположены на расстоянии 30 мм друг от
друга.
После загрузки силикат-глыбы чан заливают водой (весовое
отношение силикат : вода 1:4), закрывают крышкой и пускают
в барботер пар давлением в 6 ати. При этом способе растворения
можно через 24 часа получить жидкое стекло (уд. вес до 1,4);
нерастворимый остаток не превышает 10%.
Процесс растворения силиката в этом же аппарате можно
значительно ускорить, если измельчить силикат до зерен
размером 0,6 мм и внутри чана установить лопастную мешалку>
вращающуюся со скоростью 35—45 об/мин; в этом случае
стальная решетка 5 не нужна.
Силикат-глыбу можно легко растворить в кипящей воде, если
глыбу предварительно превратить в пастообразную массу путем
размола в шаровой мельнице с небольшим количеством воды.
При отсутствии пара и мельницы силикат-глыбу можно
растворять в чугунном котле 1 (рис. 18). Для ускорения растворения
силикат измельчают до величины зерен 5—10 мм. Чтобы
избежать пригорания силиката к стенкам аппарата, в котле
устанавливают два цилиндрических сосуда 3 из кровельного железа.
Эти сосуды служат для загрузки силиката; они занимают по
объему 15—20% емкости котла. В боковых стенках сосудов, начиная
с высоты 50 мм от дна, имеются отверстия диаметром 10 мм с
расстоянием между центрами 30 мм.
После загрузки силикат-глыбы в сосуды котел заливают
водой (весовое отношение силикат: вода 1 : 4), закрывают крышкой 4
и после этого приступают к подогреву котла. Процесс
растворения продолжается 20—24 часа, причем получается раствор уд.
веса 1,22—1,26 г/см3. Выпаривание до более высокой
концентрации производят в таких же котлах, но без дырчатых сосудов.
Наполнители
В качестве наполнителей для приготовления к-цементов
применяют кислотоупорные порошки из измельченных природных
или искусственных каменных материалов: андезита, бештаунита,.
гранита, кварцита, фельзита, каменного литья, маршалита,
фарфора и др.
Кислотоупорные порошки могут быть получены или в готовом
виде с завода, их изготовляющего, или же заготовлены на месте
путем измельчения соответствующих материалов.
Кислотоупорный порошок в смеси с кремнефтористым натрием (ГОСТ 5050-^49)
выпускается под названием «цемент кислвтоупорный кварцевый
кремнефтористый».
Основные требования к измельченным каменным порошкам:
кислотоупорность и хорошая адсорбирующая способность по
78
отношению к жидкому стеклу. Кислотоупорность порошков
должна быть не ниже 93%; при меньшей кислотоупорности (но
не ниже 91%) их можно применять только в мало ответственных
сооружениях»
Кислотоупорные порошки необходимо измельчить до
определенной тонкости помола. Их гранулометрический состав для
большинства к-цементов следующий:
Остаток после просеивания
№ сита %
03 ...... 0
021 Не более 0,5—1,0
0085 Не более 10—15
0053 Не более 65—70
Из порошков крупного помола получаются слишком
пористые и обладающие меньшей механической прочностью к-цементы.
Для замешивания порошков, измельченных более тонко, например,
для природного маршалита, требуется при одном и том же
модуле жидкое стекло более высокой концентрации и в большем
количестве, чем при замешивании порошков более крупного
помола.
Порошки должны быть сухими; их влажность не должна
превышать 2%.
Ускорители процесса схватывания и твердения
В качестве ускорителей процесса схватывания и твердения
к-цементов (андезитового, диабазового, кварцевого, маршалито-
вого и др.) применяют почти исключительно кремнефтористый
натрий Na2SiFe.
Кремнефтористый натрий получают из улавливаемых
отходящих газов суперфосфатного производства. В техническом крем-
нефтористом натрии (ГОСТ 87—41) должно содержаться: в
первом сорте не менее 95% Na2SiF6, во втором—не менее 93% и в
третьем—не менее 78%, главнейшими примесями являются
фтористый натрий, свободные плавиковая и кремнефтористоводород-
ная кислоты и кремнезем. Влажность кремнефтористого натрия
не должна превышать 1 %; порошок должен полностью
проходить через сито № 015.
При 20° 1 вес. ч. кремнефтористого натрия растворяется в
153 вес. ч. воды, а при 100°—в 40—66 вес. ч. воды. Водный раствор
его имеет кислую реакцию.
Кислая реакция водного раствора кремнефтористого натрия
обусловливается его гидролизом, в результате которого
образуется фтористый водород, участвующий в процессе твердения
кислотоупорных цементов.
79
Добавка кремнефтористого натрия не только ускоряет процесс
твердения к-цемента, но также придает ему водоустойчивость.
При избытке кремнефтористого натрия механическая прочность
к-цементов уменьшается, а процесс схватывания идет настолько
быстро, что работа с к-цементом становится практически весьма
трудной. При недостатке кремиефтористого натрия процесс
схватывания значительно замедляется, механическая прочность также
уменьшается и, кроме того, к-цементы теряют водоустойчивость.
Установлено, что в к-цементы следует вводить 4—6% Na2SiFe
от веса наполнителя.
2. СОСТАВ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ КИСЛОТОУПОРНЫХ .
СИЛИКАТНЫХ ЦЕМЕНТОВ
Состав кислотоупорных цементов
Количество жидкого стекла, вводимого в силикатные к-це-
менты, зависит от модуля и концентрации жидкого стекла, а
также от природы и физического состояния наполнителей,
В табл. 16 приведены рекомендуемые составы к-цементов,
которые или нашли широкое применение в промышленности, или
же достаточно полно были изучены в научно-исследовательских
институтах.
Наибольшее применение нашли к-цементы № 3, 9, 14 и 16,
хотя, как это следует из дальнейшего, они далеко не являются
лучшими. Более широкое применение этих цементов объясняется
скоростью их схватывания, которая наиболее удобна для
практической работы.
Приведенные в табл. 16 данные о количестве жидкого стекла
относятся к наполнителю с влажностью не выше 2%,
измельченному до гранулометрического состава, указанного на стр. 79.
Эти количества могут отклоняться в ту или другую сторону в
зависимости от степени измельчения и влажности наполнителя,
а также от природы и структуры тех материалов, для связывания
которых применяются к-цементы. Например, для связывания
стеклянных или диабазовых плиток, имеющих плотную структуру,
нужно применять к-цементы с меньшим содержанием жидкого
стекла, чем для связывания керамики или андезита, имеющих
более пористую структуру.
В табл. 16 приведены некоторые составы к-цементов? в
которых жидкое стекло имеет модуль, отличающийся от модуля
товарного жидкого стекла (см. табл. 15). Жидкое стекле с
требуемым модулем может быть приготовлено путем растворения в
товарном жидком стекле силикагеля (для увеличения модуля) или
прибавления к нему раствора едкого натра по приведенному ниже
расчету (для уменьшения модуля).
80
Составы кислотоупорных силикатных цементов
Таблица 16
Наполнитель
Количество
наполнителя
г
Количество
NaJSiPe
е
Жидкое стекло
модуль
уд. вес
г/см'-
количество в %
от веса
наполнителя
Диабазовые цементы
Измельченный
плавленый базальт или
диабаз ....
То же
950
950
950
960
960
960
50
50
50
40
40
40
2,25
2,50
2,75
3,0
3,3
3,5
1,5
1,49
1,46
1,36
1,34
1,27
Кварцевые цементы
Измельченные
кварциты или кварцевые
пески
То же
950
950
950
960
960
960
50
50
50
40
40
40
2,25
2,50
2,75
3,0
3,3
3,5
1,5
1,43
1,43
1,38
1,34
1,3
Андезитовые и бештаунитовые цементы
Измельченные
андезиты или бештаунит .
То же
950
960
50
40
2,3—2,6
2,6—3,0
1,5—1,45
1,45-1,38
Маршалитовые цементы
Пылевидный кварц
(маршалит),
отсеянный без помола
через сито №0042 940 60 2,4—2,6
То же
950
50
2,6-2,8
Туфовые цементы
Измельченный артик-
ский туф
То же .......
950
960
50
40
2,6
2,8
1,49-1,45
1,45-1,43
1,42
1,38
34
36,2
35,5
31,6
30,3
28,6
34
34,2
34,8
33,4
32,1
33,0
34—36
36—38
35—36
34—35
36
35
6 Поляков
81
Примеры. 1. Имеется жидкое стекло, содержащее 31,5% SiO2 в
13% Na2O.
31,5 13
Модуль равен: —^q— :-q^-=2,5.
Если требуется получить жидкое стекло с модулем 2,75, то количество-
SiO2, приходящееся на 13 вес. ч. Na2O, должно быть равным
31,5-2,75
2~5 =34,65 вес. ч.
Следовательно, на 1 кг данного жидкого стекла надо прибавить
346,5—315=31,5 г силикагеля (SiO2).
2. Имеется жидкое стекло, содержащее 27,9% SiOa и 9,72% Na2O
27 9 9 72
Модуль равен: —тгк— : —тп-р- = 2,96.
Если требуется получить жидкое стекло с модулем 2,25, то количество-
Na2O, приходящееся на 27,9 вес. ч. SiO2, должно быть равным
9,72-2,96
2~25 = ' вес* ч"
Следовательно, на 1 кг данного жидкого стекла надо добавить.
128,0—97,2=30,8 г Na2O или 40 г 100%-ного NaOH.
Свойства кислотоупорных цементов
К-цементы являются весьма химически стойкими материалами-
Они применяются в качестве вяжущих составов при
изготовлении аппаратов в производствах серной, соляной, фосфорной,
азотной, уксусной и других кислот. Они стойки по отношению к
хлору, сернистому газу, серному ангидриду и к другим газам.
В анилинокрасочной, сульфат-целлюлозной, лесохимической, неф-
теобрабатывающей, жировой, металлообрабатывающей,
металлургической, текстильной и других отраслях промышленности
аппараты, в которых, помимо других компонентов, находятся
минеральные кислоты или их соли, довольно часто футеруют, применяя
к-цементы. Воздействие воды, особенно длительное, уменьшает
механическую прочность к-цементов. Воздействие щелочей
разрушает к-цементы.
К-цементы должны удовлетворять многообразным
специальным требованиям. Помимо высокой химической стойкости,
затвердевшая масса должна обладать достаточной механической
прочностью, термостойкостью, непроницаемостью и хорошей
адгезионной способностью.
Свойства к-цементов зависят от их состава. Изменяя модуль
концентрацию и количество жидкого стекла, а также количество-
и степень измельчения порошкообразных материалов, можно*
получить к-цементы самых разнообразных свойств.
В литературе можно встретить различные и порой
противоречивые данные о свойствах к-цементов, приготовленных даже из-
одних и тех же материалов. Это объясняется тем, что при изуче-
нии свойств к-цементов образцы из них изготовлялись при разных
условиях (температура, уплотнение Образцове форме и т.п.) или.
82
исходные материалы имели различные физические свойства
(удельный вес жидкого стекла, степень измельчения наполнителя или
кремнефтористого натрия и т. п.). Поэтому, указывая свойства
к-цементов, необходимо одновременно приводить физические
свойства компонентов, входящих в их состав, а также условия, в
которых производилось изготовление к-цементов.
На свойства к-цементов влияет не только степень измельчения
наполнителя, но также состояние его поверхности и
адсорбционная способность по отношению к жидкому стеклу. Наполнители
с шероховатой поверхностью (андезит) образуют более прочный
цемент, чем наполнители с гладкой поверхностью (кварцевый
песок). Из наполнителей с резко выраженным кристаллическим
строением (плавленый диабаз) получаются к-цементы более
высокого качества, чем из наполнителей, приближающихся по
своему строению к аморфным веществам (маршалит).
Механическая прочность, химическая устойчивость и другие
свойства к-цементов значительно понижаются, если кремнефто-
ристый натрий недостаточно тонко измельчен и не тщательно
смешан с наполнителем. Поэтому кремнефтористый натрий перед
его применением должен быть отсеян через сито № 015 и хорошо
перемешан с наполнителем в смесительном аппарате.
Таблица 17
Зависимость вязкости жидкого стекла (уд. вес 1,36 г/см9)
от его модуля
Модуль
1,65
1.85
2,0
2,25
2,5
2,75
3,0
3,25
3,5
Вязкость по
при
4 мм
6
6
6
7
7
8
8,5
10
10
воронке НИИЛК в сек.
диаметре сопла
2 мм
25
25
25
27
27
35
44
Раствор не текуч
« « «
Нормальная густота
цементного теста
лис
__
7—6
6—5
5-4
5-4 t
4-3
4—3
При изготовлении к-цементов следует применять жидкое
стекло максимального удельного веса, так как в этом случае
вводят меньше воды и затвердевший цемент получается менее
пористым. Однако с увеличением удельного веса жидкого стенла
возраетает его вязкость. При большой же вязкости жидкого стекла
цементное тесто получается мало пластичным и неудобным в
работе. На вязкость жидкого стекла в значительной мере влияет
также его модуль. Чем выше модуль жидкого стекла, тем выше
его вязкость (табл. 17). Поэтому при изготовлении к-цементов
применение жидкого стекла с высоким удельным весом возможно
только в том случае, если оно низкомодульное.
з* 83
Свойства к-цементов в значительной степени зависят от
количества жидкого стекла, взятого для их приготовления.
Примерные количества жидкого стекла для различных цементов
приведены в табл. 16 (стр. 81), точные же его количества, особенно
при проведении опытных работ, должны соответствовать
нормальной густоте цементного теста.
Густота цементного теста. Нормальная густота
цементного теста в зависимости от модуля жидкого стекла
приведена в табл, 17 для составов № 1—12, указанных в табл, 16.
Таблица 18
Скорость твердения кислотоупорных цементов
Рис. 19. Прибор
для определения
нормальной
густоты и сроков
схватывания
цементного теста:
2—стержень;
2—станина; 3 — шкала;
4—указатель;
5—пестик диаметром 10 мм
(или игла диаметром
1,13 мм); 6—кольцо,
заполненное
цементным тестом.
Модуль
жидкого стекла
Сроки схватывания
(твердения)
начало
конец
Диабазовые цементы
i
2
3
4
5
6
10 ч. 13 м.
2,25
2,50
2,75
3,0
3,3
3,5
Кварцевые цементы
15 ч. 25 м.
4 ч.
2 ч.
1 ч.
25 м
18 м
50
20
•
*
м.
м.
6
4
2
1
4?
ч*
ч.
ч.
ч.
i м
16
55
05
10
м.
м.
м.
м.
7
8
9
10
11
12
2,25
2,50
2,75
3,0
3,3
3,5
9 ч.
4 ч.
2 ч.
55 м.
25 м.
15 м.
15
20
50
м. ¦
м.
м.
12 ч.
5 ч
4 ч.
2 ч.
1 ч.
35 м
10
55
10
18
09
•
м.
м.
м.
м.
м
* Составы цементов см, табл. 16.
# Нормальной густотой цементного теста называется такая консистенция
его, при которой пестик (рис. 19) диаметром 1 см и весом (вместе с грузом)
300 г погружался бы в цементное тесто на 3—7 мм от поверхности
заготовленной массы, уложенной в кольцо прибора (ГОСТ 310—41).
Приготовление цементного теста для испытаний производят вручную,
Механические свойства к-цементов (через 20 суток после изготовления)
Модуль
жидкого
стекла
Одинаковое количество
Na3SiF6
Na.SiF»
вес. ч, на
95 вес. ч.
наполнителя
предел
прочности при
растяжении
пв/см2
Теоретическое количество
Na2SiF,
Na2SiF6
вес. ч. на
95 вес. ч,
наполнителя
предел
прочности при
растяжении
кг/см2
Количество Na2SiFtj на 15%
меньше теоретического
Na2SiFfl
вес. ч. на
95 вес. ч.
наполнителя
предел
прочности при
растяжении
кг/см2
Оптимальное количество
NaaSiF6
вес* ч, на
95 вес. ч,
наполнителя
Диабазовые цементы
1
2
3
4
5
G
2,25
2,50
2,75
3,0
3,3
3,5
5
5
5
5
5
5
74,1
71,8
36,8
33,0
33,0
24,0
6,5
6,3
5,7
3,9
2,9
2,8
44,1
38,1
36,3
30,6
30,0
23,0
5,5
5,35
4,84
3,31
2,46
2,38
61,7
41,1
36,0
24,8
24,3
21,5
5
5
5
4
4
4
Кварцевые цементы
7
8 '
9
10
11
12
2,25
2,50
* 2,75
3,0
3,3
3,5
5
5
5
5
5
5
74,2
40,8
40,5
33,8
30,3
27,4
6,5
5,5
5,3
4,4
3,7
2,8
49,7
40,2
37,0
37,0
27,3
12,5
5,5
4,67
4,5
3,74
3,14
3,0
67,0
35,5
33,0
31,2
26,4
19,5
5
5
5
4
4
4
"Составы цементов см. табл, 16. Отличаются содержанием NaaSiFfl,
Скорость твердения. Под началом твердения
понимают время, протекшее от начала замеса к-цемента до
приобретения им такой консистенции, когда игла диаметром 1,7 мм,
установленная вместо пестика (см. рис. 19), при погружении ее
в цементное тесто не будет доходить до дна на 0,5—1 мм. Время,
протекшее от начала замеса до того момента, когда игла будет
входить в цементное тесто не более чем на 1 мм, принимают за
конец твердения. Сроки схватывания (твердения) к-цементов
зависят от модуля жидкого стекла (табл. 18) и колеблются в
следующих пределах: начало схватывания от 10 час. до 15 мин. и конец
схватывания от 15 ч. 30 м. до 35 мин.
Механическая прочность. Определяют предел
прочности при растяжении и при сжатии (см. рис. 2 и 3 на стр. 20)
после определенного срока воздушного хранения образцов.
Механическая прочность к-цементов зависит от модуля жидкого
стекла и количества кремнефтористого натрия (табл. 19).
Из табл. 19 видно, что механическая прочность к-цементов
закономерно возрастает с уменьшением модуля жидкого стекла
и для принятых составов колеблется в пределах 20—74 кг/см2.
А д г е з и я. Адгезионная способность к-цементов колеблется
в пределах 10—25 кг/см2. Наименьшая адгезия с керамикой и
Таблица 20
Объемный вес и керосннопоглощение к-цементов
Я»1
Модуль
жидкого стекла
Объемный
вес
г/см?
Керосинопоглощение, %
ва 7 суток
за 10 суток
Диабазовые цементы
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
2,25
2,50
2,75
3,0
3,3
3,5
2,25
2,50
2,75
3,0
Р3,3
3,5
2,08
2,02
1,95
1,95
1,94
1,87
Кварцевые
1,97
1,95
1,87
1,8
1,8
1,8
5,3
6,7
10,0
14,4
14,7
16,3
цементы
5
11,8
11,8
13,9
15,1
17,3
7,4
7,3
И,4
14,9
15,7
17,3
5,4
12,6
12,6
14,7
15,6
18,3
• Составы цементов см. табл. 16.
86
сталью наблюдается для цементов, приготовленных на жидком
стекле с модулем 3,5, и наибольшая при модуле стекла 2—2,5.
Адгезия со стеклом и свинцом на 10—15% ниже, чем с керамикой
и сталью.
Объемный вес и пористость. Объемный вес
к-цементов уменьшается с увеличением модуля жидкого стекла,
независимо от природы наполнителя (табл. 20). Открытая
пористость значительно увеличивается с увеличением модуля
жидкого стекла.
Открытая пористость может быть определена умножением
керосинопоглощения на соответствующий объемный вес к-цемента.
В табл. 20 приведены объемный вес и керосинопоглощение
к-цементов.
Усадка. Усадка к-цементов продолжается довольно
длительное время после их затворения и протекает с разной скоростью
у разных цементов. Чем выше модуль жидкого стекла, тем быстрее
происходит усадка к-цементов. В табл. 21 приведены полученные
автором данные об объемной усадке (в %) кварцевых цементов,
вычисленной по формуле
v
где /об—объемная усадка в %;
v—первоначальный объем образца;
vx—объем образца после усадки.
приведенных данных следует, что конечная объемная
усадка кварцевых цементов не зависит от модуля жидкого стекла,
но при более низком модуле она происходит с меньшей скоростью.
Примерно такую же усадку имеют и диабазовые цементы.
Из
Таблица 21
Объемная усадка кварцевых цементов
Модуль
стекла
3,48
3,0
2,78
2,0
1,84
5 суток
2,5
1.3
0,7
0,6
0,6
15 суток
2,5
1,5
1,8
2,3
1,6
Усадка, %
30 суток
3,3
1,5
2,3
2,6
3,7
60 суток
3,5
3,6
2,6
2,8
3,7
90 суток
3,9
3,6
3,6
3,8
3,8
Как видно из данных, приведенных в табл. 21, к-цементы имеют
весьма значительную усадку. Большой усадкой и высокими
адгезионными свойствами к-цементов объясняется образование тре-
87
щин, когда к-цементы применяются для швов или сплошных по-:
крытий.
Термостойкость. Термостойкость к-цементов
определялась по изменению механической прочности образцов после
их нагревания до 50—500°. Образцы к-цементов, в виде кубиков
с размером ребра 1,5 см, после воздушной сушки,
продолжавшейся целый месяц, нагревали дважды по 8 час. до 50, 100, 200, 300,
400 и 500° и после этого охлаждали на воздухе. Результаты
испытаний приведены в табл. 22.
Таблица 22
Термостойкость кварцевых цементов
Жидкое стекло
модуль
3,48
3,28
3,0
2,78
2,47
2,21
2,0
удельный
вес, г/см.3
1,3
1,34
1,36
1,43
1,43
1,5
1,5
количество
(в г) на 1 кг
сухой смеси
390—400
420—425
368,0
363—365
300—305
350,0
350,0
Предел
после 30
суток
воздушного хранения
51,1
92,0
145,5
280,0
236,5
665,0
775,0
прочности при
50°
75,7
123,5
181,2
272,0
360,0
1010,5
1077,5
после
100°
77,5
126,0
201,0
271,0
383,0
624,0
928,0
сжатие
t, кг/см*
нагревания до
200°
79,5
136,0
227,0
281,0
402,0
616,0
760,0
300°
77,5
91,5
180,0
237,0
379,0
573,0
711,0
50.0°
71,8
102,0
208,0
237,0
373,0
356,0
649,0
Из данных, приведенных в табл. 22, следует, что чем ниже
модуль жидкого стекла, тем выше прочность цементов при
сжатии.
Механическая прчноость к-цементов после их термической
обработки значительно возрастает.
У к-цементов, приготовленных на низкомодульном стекле,
повышение механической прочности наблюдается только при
нагревании до 100°; при дальнейшем повышении температуры
прочность уменьшается.
Химическая стойкость. Затвердевшие к-цементы
при испытании по методу ВИОК имеют кислотоупорность в
пределах 92—96%. Воздействие на к-цементы серной, соляной и
азотной кислот высоких концентраций увеличивает их
механическую прочность. Это увеличение тем больше, чем выше
температура и концентрация кислоты. При воздействии же кислот
невысоких концентраций (табл. 23) механическая прочность
к-цементов или остается неизменной, или же незначительно снижается,
оставаясь, впрочем, весьма значительной и вполне достаточной
для применения указанных цементов в химической
промышленности .
Щелочи разрушают к-цементы.
Таблица 23
Кислотоупорность и кислэтопроницаемость к-цементов
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Предел прочности при
кислот в
30% H2SO4 |
55
45
45
44
48
40
47
34
30
24
21
12
растяжении (в кг/ел2)
течение 60 суток при
20% НС1 |
58
57
36
36
33
33
53
35
36
28
16
9
после воздействия
20°
40% HNO3
61
47
34
34
35
34
53
31
26
24
23
15
Кислотопро-
ницаеместь **
мм
1-2
6—7
7—8
12
***
%%%.
1—2
2—3
12
15
##*
* Составы цементов см. табл. 16 на стр. 81.
•* Образцы находились под слоем кислоты 120 час, причем в дневное время под
давлением 2 ата, а ночью при атмосферном давлении.
**• Образцы разрушались, как только в аппарат было дано давление.
Кислотопроницаемость. Несмотря на то, что
степень проникновения агрессивных сред через к-цементы играет
решающую роль в защите аппаратуры от коррозии, все же это
свойство к-цементов мало изучено, и полученные результаты
противоречат друг другу.
— ¦
— '¦
/
2
-^
-*—.
— .
**
^
— ~~
—.
/,5 1.75 2,0 225 2.5 2,75 3,0 3}25 3,5
Модуль жадного стенла
Рис. 20. Водоустойчивость к-цементов различного состава:
1—диабазовые цементы; 2—цементы на люберецком песке.
Проницаемость к-цементов по отношению к 2%-ной серной
кислоте, определенная автором на приборе, изображенном на
рис. 1В (стр. 16), приведена в табл. 23.
89
Водоустойчивость. На основании имеющихся
данных относительно водоустойчивости к-цементов можно сделать
следующие выводы:
1. Воздействие воды значительно уменьшает механическую
прочность всех цементов.
2. Предварительная обработка цементов серной кислотой
повышает' их водоустойчивость.
3. Диабазовые цементы более водоустойчивы, чем кварцевые.
4. Водоустойчивость к-цементов, хотя и незначительно, все же
понижается с увеличением модуля жидкого стекла.
На рис. 20 представлена механическая прочность к-цементов
после 30-суточного пребывания их в воде при 20°.
Процессы твердения кислотоупорных цементов
Изучением процесса твердения к-цементов занимались многие
исследователи. Однако до настоящего времени не предложено
теории, полностью объясняющей все явления, которые
происходят в первоначальный и последующий периоды твердения
к-цементов.
Большинство исследователей считает, что процесс твердения
к-цементов объясняется взаимодействием между жидким стеклом
и кремнефтористым натрием:
2Na2Si03 -f Na2SiFe +6H2O^±6NaF+ 3Si(OHL A)
При этом происходит гидролиз Na2SiFe и Na2Si03 с
последующим взаимодействием фтористого водорода со свободной щелочью:
Na2SiFe + 4H2O;±2NaF + 4HF + Si(OHL B)
Na2O./zSiO2 + B/i+l)H2O;±2NaOH + nSi(OHL C)
NaOH + HF = NaF + H2O D)
При изучении взаимодействия между Na2O, содержащимся
в жидком стекле, и Na2SiF6 в к-цементах было установлено, что
эта реакция на поверхности образца не проходит до конца и
прекращается скорее, чем в глубине; в глубине образца она
продолжается длительное время и практически проходит до конца при
условии стехиометрического соотношения между Na2O и Na2SiFe.
Влажность в глубине образца изменяется постепенно, тогда как
на поверхности она быстро понижается и через двое суток
после приготовления цемента практически перестает изменяться.
Испытания образцов, твердевших в условиях высокой
относительной влажности (95%), показали, что в этом случае
реакция между Na2O и Na2SiFe, а также изменение влажности
происходят одинаково как в глубине, так и на поверхности образца.
Из этих данных следует важный для практической работы вывод:
только что сделанную футеровку нельзя подвергать сушке при
повышенной температуре в атмосфере с низкой относительной
влажностью.
СО
На рис. 21 показано изменение содержания Na2O и Na2SiFe
в к-цементе в процессе его твердения (модуль жидкого стекла
2,49), Из диаграммы следует, что реакция между Na2O и Na2SiFe
в первые 0,5 часа протекает на 50%, затем содержание Na2O
и Na2SiF6 почти не меняется в течение 5—6 час, и после этого
постепенно падает, в отдельных случаях почти до 0.
U
2
О 4 ff 12 IS 20 24 /месяц
Время твердешя, vaa>/
Рис, 21. Изменение содержания Na2O и Na2SiF6
б кислотоупорных цементах в процессе их
твердения:
1—содержание Na20; 2—содержание Na2SiF6.
Кристаллооптический анализ к-цементов показал, что в
цементах на жидком стекле с модулем ниже 3,0 ясно выражена
кристаллическая структура, и тем яснее, чем ниже модуль
жидкого стекла и чем больше возраст цемента. Это положение
подтверждается также результатами работы по изучению кинетики
твердения к-цементов.
На основе всех работ, проведенных автором и другими
исследователями с промышленными к-цементами, и учитывая свойства
растворов жидкого стекла, можно сделать следующие выводы.
1. Реакции, которые происходят при твердении к-цементов,
протекают только в жидкой среде.
2. Входящие в состав к-цементов каменные материалы
(наполнители) не вступают в химическую реакцию с остальными
компонентами этих цементов.
3. В к-цементах жидкое стекло, вступающее в реакцию в
процессе твердения, отвечает составу Na2Si205 • 9Н2О.
4. По истечении нескольких месяцев в цементах,
приготовленных на жидком стекле с модулем не выше 3, преобладают
кристаллические, а не аморфные фазы.
5. В процессе твердения к-цементов, помимо основных
реакций A, 2, 3 и 4), происходят и другие реакции, приводящие
к образованию комплексных соединений, содержащих фтор
(9SiO2-2NaF • 2Н2О и др.).
91
5. Выпадающий вследствие указанных выше реакции гель
кремнезема откладывается на поверхности наполнителя,
выделяет в результате синерезиса жидкую фазу, уплотняется и
цементирует зерна наполнителя.
6. Процесс твердения к-цементов не заканчивается явлениями,
приведенными выше, а протекает и дальше за счет
продолжающейся дегидратации геля кремнезема с последующим сжатием
и уплотнением его. Дальнейшее обезвоживание геля зависит не
только от давления водяных паров в окружающей атмосфере и
температуры, но также и от условий, в которых к-цемент будет
находиться при эксплуатации.
Все формы кристаллического и аморфного кремнезема
стремятся перейти в устойчивую форму SiO2 — свободного
кремнезема (В. И. Вернадский). Вероятно, в эту форму переходит и гель
кремнезема, находящийся в к-цементах, если только при
эксплуатации не создадутся условия, препятствующие этому переходу.
Применение кислотоупорных цементов для футеровки
аппаратов
К-цементы применяются главным образом для футеровки
аппаратов. Метод защиты аппарата силикатными футеровками
выбирают в соответствии с условиями технологического процесса:
температурой, концентрацией и характером среды.
Перед началом работ необходимо подвергнуть испытанию
применяемые материалы. Обязательно следует определить модуль
жидкого стекла, от которого зависит выбор удельного веса
жидкого стекла (см. табл. 16). Штучные футеровочные материалы
(плитки, кирпич, фасонные изделия и т. п.) и измельченные
порошки для к-цементов должны соответствовать ГОСТ или
техническим условиям, установленным для этих материалов.
Футеровочные работы можно производить только после
установки аппарата на постоянное место. Лишь в случае особой
необходимости допускается перемещение металлической
футерованной аппаратуры емкостью не более 1,5—2 м3 с соблюдением всех
условий, которые обеспечивают целость футеровки.
Патрубки (штуцеры, лазы, люки и т. п.) должны быть
установлены до начала футеровочных работ; внутренние кромки
указанных деталей должны быть обработаны заподлицо с внутренней
поверхностью аппарата.
Температура помещения для приготовления замазки должна
быть не ниже 15—18°. При производстве работ необходимо
поддерживать внутри аппарата температуру 15—20°, а в помещении,
где установлен аппарат,—не ниже 10°.
Проводка для освещения внутри футеровочного аппарата
подводится через трансформатор, понижающий напряжение
осветительной сети до 12 в.
92
До начала работ должны быть заготовлены измерительные
приборы, инструмент и инвентарь: ареометры, термометры,
весы, щупы, метры, мерки для жидкого стекла, молотки и кирки
для околки и тески каменных материалов, стальные щетки для
очистки внутренней поверхности аппаратов, шпатели, ножи,
ведра и тазы для приготовления и переноса к-цемента, совки и
противни для смешивания сухих компонентов, емкости для хранения
жидкого стекла, верстак 3—4x1,5 м для замеса к-цемента.
При футеровочных работах большого объема замешивание
цементов, подъем материалов и т. п. процессы должны быть
механизированы.
В этом разделе описаны футеровочные работы с использованием
к-цементов в чистом виде или в сочетании с силикатными
штучными материалами. Футеровочные работы с использованием
к-цементов совместно с битумами, резиной, серой и т. д. описаны
на стр. 355.
Подготовка аппаратов,
предназначенных для футеровки. Правильное конструирование
аппарата и качество его подготовки—одни из главнейших условий
успешного нанесения всех защитных покрытий, в том числе и
выполнения футеровочных работ с применением силикатных
кислотоупорных цементов.
Металлические аппараты, предназначенные для футеровки,
должны иметь жесткую конструкцию, недеформирующуюся при
нагрузке. Допускаемые напряжения для самой футеровки
значительно ниже, чем для стали или железобетона, поэтому
недостаточная жесткость конструкции может привести к образованию
трещин в швах футеровки, а следовательно, к проникновению
агрессивного раствора к металлическим стенкам аппарата и
коррозии.
Внутренняя поверхность аппаратов не должна иметь
выпуклостей и вмятин глубже 2,5 мм. Толщина сварных швов на
внутренней поверхности при стыковой сварке также не должна
превышать 2,5 мм. Клепаные швы должны быть плотными. Заклепки
на внутренней поверхности аппаратов, как правило, должны быть
потайными.
Герметичность аппаратов проверяют наполнением их водой,
а если это невозможно, то допускается проверка герметичности
промазкой швов керосином. Даже при незначительной течи
футеровку производить нельзя.
Стальные сварные аппараты, предназначенные для работы
под давлением свыше 0,7 am, футеруют после испытания согласно
правилам Котлонадзора.
Запрещается жесткое соединение футерованных аппаратов
с площадками, предназначенными для установки движущихся
механизмов, а также крепление к стенкам аппаратов различных
приспособлений, могущих вызвать сотрясение или вибрацию
аппаратов.
93
Все защитные покрытия хорошо схватываются только с
чистой металлической поверхностью, поэтому перед футеровкой
необходимо хорошо очистить поверхность от грязи, ржавчины и
окалины. Незначительный налет ржавчины в новых аппаратах
удаляют металлическими щетками, а окалину—острым
инструментом. Металлические поверхности, на которых имеются старая
краска или продукты коррозии, в зависимости от имеющихся
средств для очистки и степени загрязнения, очищают одним из
способов, описанных на стр. 209.
Железобетонные, бетонные и кирпичные резервуары,
предназначенные под футеровку, не должны иметь внутри
выпуклостей, трещин, значительных углублений и свищей, а снаружи
должны быть покрыты гидроизоляционной краской (битумные,
перхлорвиниловые и другие лаки и эмали). Штуцеры заделывают
до начала футеровки. Нельзя допускать пробивания отверстий
ни во время проведения футеровочных работ, ни после их окончания.
Между фундаментом и дном аппарата необходимо уложить
гидроизоляционный слой. Если аппарат установлен ниже уровня
земли, то при наличии высокого уровня грунтовых вод
гидроизоляционный слой укладывают таким образом, чтобы была
исключена возможность просачивания воды через пол и стены в
помещение, где установлен аппарат.
Кирпичные аппараты, предназначенные под футеровку,
должны иметь на внутренней поверхности пустошовку глубиной 8—
10 мм. Поверхность каменных аппаратов перед футеровкой
должна быть очищена и подсушена в течение 3 суток при температуре
не ниже 25—30°. Изготовленные вновь и отремонтированные
аппараты подвергают после окончания строительных работ не менее
чем 10-дневной воздушной сушке при той же температуре. Если
аппараты были в эксплуатации, то для очистки от осадков
поверхность их нужно промыть водой, затем содовым раствором, снова
водой и после этого высушить.
Приготовление растворов
кислотоупорного цемента. Приготовлять к-цемент разрешается только
после того, как будет установлено, что все материалы
соответствуют требованиям, установленным для них ГОСТ или ТУ.
Порошкообразные материалы должны быть сухими. Влажные порошки
высушивают при температуре не выше 150—200°, не допуская
перегрева. Сухие просеянные порошки отвешивают и тщательно
смешивают в соотношениях, приведенных в табл. 16, до
получения однородной смеси, после чего полученную смесь пропускают
через сито № 03.
Кислотоупорный цемент замешивают одним из следующих
приемов.
1. Сухую смесь в количестве 6—10 кг засыпают в таз. В
середине кучки рукой делают углубление, куда выливают
требуемое количество жидкого стекла. Смесь перемешивают в
направлении от периферии к центру, пока не образуется тестообразная
94.
масса, в которую должна войти вся всыпанная в таз
порошкообразная смесь.
2. В конусообразное ведро сначала вливают отмеренное
количество жидкого стекла, а затем постепенно, тщательно
перемешивая, всыпают отвешенное количество приготовленной смеси
порошков для получения тестообразной массы.
Раствор к-цемента, приготовленный на жидком стекле с
модулем 2,7—2,9, быстро схватывается, поэтому его надо готовить
в небольшом количестве, чтобы иметь возможность израсходовать
его в течение не более 20—25 мин. К-цементы, приготовленные
на жидком стекле с модулем 3,0 и выше, должны применяться
немедленно после их замешивания. При большом объеме работ,
если можно полученные цементы употребить в указанные сроки,
рационально замешивание их производить в смесителях или
бетономешалках.
Шпатлевка аппаратов. Очищенную и сухую
поверхность аппарата покрывают цементным раствором с
соотношением жидкое стекло : порошкообразная смесь от 1 : 1 до
1 : 1,3 и просушивают, после чего наносят слой шпатлевки из
цементного теста, замешанного на смеси жидкого стёкла с
кислотоупорным порошком в отношении от 1 : 2 до 1 : 2,3. Шпатлевку
наносят следующим образом. На деревянную лопатку или
резиновую пластинку (размером 8x15 см) кладут цементное тесто и
с усилием втирают в поверхность аппарата так, чтобы толщина
слоя шпатлевки была не более 1—2 мм. После нанесения
шпатлевки аппарат необходимо просушить при 20—40° в течение
12 час. После просушки аппарата проверяют, не образовалось
ли вздутий (пузырей) от чрезмерного нагревания; дефектные
места исправляют.
На первый слой шпатлевки наносят аналогичным образом
второй слой и так далее до требуемой толщины защитного
покрытия. Наносимый каждый раз шпатлевочный слой должен быть
не толще 1,5—2 мм.
При шпатлевке крышек аппаратов целесообразно до
нанесения шпатлевки приварить к защищаемой поверхности сетку из
толстой проволоки.
Шпатлевку применяют в качестве защитного покрытия в
газоходах, для крышек аппаратов и в тех аппаратах, где
коррозия вызывается совместным действием малоагрессивной жидкости
и воздуха. Многочисленные попытки применять шпатлевку для
защиты аппаратов, подвергающихся действию сильно
агрессивных жидких сред, по нашим наблюдениям, всегда заканчивались
неудачами и лишь на непродолжительное время задерживали
процесс разрушения основного корпуса аппарата.
Защита патрубков. Защитные вкладыши в
патрубках можно изготовлять из следующих материалов: свинца,
специальных сплавов, керамики, каменного литья, пластмасс
(текстолит, фаолит, винипласт) и других химически стойких мате-
95
риалов. Для лучшего сцепления шпатлевки с поверхностью
вкладышей на металлических вкладышах делают насечки, а с
керамических снимают глазурь и после этого на вкладыш наносят шпат-
левочный слой цементного теста. Подготовленный таким образом
вкладыш вставляют в патрубок, на внутреннюю поверхность
которого еще до этого был нанесен (и высушен) один шпатлевоч-
ный слой.
Рис. 22. Защита патрубка:
1—корпус аппарата; 2—футеровка
аппарата; 3—патрубок;
4—свинцовый штуцер; 5—шнуровой асбест;
б—защитный вкладыш; 7— к-цемент.
Рис. 23. Последовательность футеровки
аппарата плитками:
J— корпус аппарата; 2—шпатлевка; 3—
цементный раствор; 4—первый слой плиток дна;
5—первый слой плиток на стенке; 6—второй слой
плиток дна; 7—второй слой плиток на стенке;
8—гавы на растворе.
Наиболее часто в патрубок сначала вставляют свинцовый
штуцер (рис. 22), наружный диаметр которого равен внутреннему
диаметру патрубка. Штуцер делают длиннее патрубка, чтобы один
конец его можно было разбортовать на наружный фланец
патрубка, а другой конец (длиной 80—100 мм)—на внутреннюю
поверхность аппарата; разбортовку припаивают к
предварительно вылуженной поверхности аппарата. Вкладыш вставляют в
патрубок с некоторым зазором, который туго зачеканивают
асбестовым шнуром, пропитанным битумным лаком, расплавленным
битумом или жидким стеклом. Зазор с обеих сторон заделывают
кислотоупорным цементом.
Футеровка аппаратов штучными
материалами. В качестве штучных материалов применяются:
керамические (в частности, метлахские), фарфоровые, диабазовые и
стеклянные плитки; кислотоупорный кирпич; плитки,
изготовленные из к-цемента; камни из природных кислотоупоров или
изготовленные из кислотоупорного бетона; керамические фасонные
камни.
Плитки, предназначенные для футеровки, должны быть
чистыми, сухими и иметь одинаковую температуру с рабочим поме-
96
щением. Плитки, загрязненные нефтепродуктами, жирами,
кислотами и т. п., требуют предварительной химической очистки. Перед
укладкой нужно подобрать плитки таким образом, чтобы в
каждом ряду аппарата были уложены плитки, отличающиеся между
собой по высоте не более чем на 0,5 мм. Отобранные плитки
следует складывать в отдельные штабели в такой последовательности,
в которой они будут укладываться в аппарате.
До начала укладки плиток корпус аппарата / (рис. 23)
покрывают к-цементом и шпатлюют, как описано выше. После того
как шпатлевка 2 высохнет, кладут на дно аппарата одно кольцо
из плиток, которое должно вплотную прилегать к стенке. При
укладке одну поверхность плитки и все ее ребра покрывают
«в натир» ровным слоем к-цемента G—10 мм); затем плитку
устанавливают на место, прижимают рукой к футеруемой поверхности
и к соседним, уже установленным плиткам. Выдавленный в швах
излишек к-цемента снимают ножом. По окончании укладки одного,
кольца плиток на дне, укладывают первый ряд плиток на стенки.
Плитки надо укладывать таким образом, чтобы вертикальный
шов каждого ряда был сдвинут на половину плитки по отношению
к шву предыдущего ряда. После окончания футеровки стен
заканчивают укладку первого слоя плиток 4 на дне аппарата. После
укладки одного слоя плиток просушивают аппарат, шпатлюют
футерованную поверхность и высушивают ее. Второй, а если
нужно, и третий слой плиток укладывают в той же
последовательности: укладка на дно одного ряда плиток у стен, футеровка
стен, а затем дна.
Толщина слоя цементного теста между поверхностью аппарата
и плиткой должна составлять 5—8 мм. Швы между соседними
плитками (шириной не более 1,0—1,5 мм) должны быть полностью
заполнены цементным тестом.
Вертикальность футерованных стен проверяют отвесом, а
отсутствие впадин—правилом, прикладываемым к футерованной
поверхности.
В процессе футеровочных работ, а также в перерывах между
сменами необходимо поддерживать'внутри аппарата постоянную
температуру не ниже 15—20°. Сушка первого слоя к-цемента и
шпатлевочного слоя продолжается 12 час. при 25—30°; футеровку-
каждого слоя сушат 24—36 час. (в указанные часы не входит
подсушивание в процессе производства кладки); сушка
шпатлевки на первом слое футеровки продолжается 12 час.
По окончании футеровки всего аппарата нужно вести сушку
в течение 3 суток: первые сутки при 25°, вторые—при 25—30
и третьи—при 30—40°. Приведенные сроки сушки относятся к
к-цементам, приготовленным на жидком стекле с модулем 2,6—
2,9. При использовании жидкого стекла с модулем 3,0 и выше
срок сушки может быть сокращен вдвое, а при модуле 2,5 и ниже
время сушки следует увеличить на 50% (в этом случае по
окончании футеровки сушку всего аппарата нужно вести в течение
7 Поляков 97
5 суток, причем температура сушки в последние 2 дня должна
быть повышена до 40—50°).
Сушку футерованных аппаратов производят, устанавливая
в них печи, паровые змеевики, жаровни, а также
электролампами, инфракрасными лучами и подогретым воздухом. При
установке обогревательных приборов внутри аппарата их нужно
размещать таким образом, чтобы не создавались местные перегревы,
которые могут вызвать трещины и вспучивание футеровки.
A
ITMi
i
г
J
T
-
—
—1
г
1
r
4 Л
t
-
-
4
п
-4
Рис. 24. Футеровка горизонтальных цилиндров:
Л. Монтежю для подъема кислот. Б. Устройство кружал:
2 2—угловые плитки; 3, 4, 6—плитки; ь—стойки;
7—поперечные брусья; S—продольные прогоьы; 9—кружала;
10—клинья; Л—опорные кружала.
Футеровку цилиндрических горизонтальных аппаратов
производят, укладывая плитки рядами по образующей цилиндра^,
осторожно повертывая аппарат (на катках вокруг горизонтальной
оси цилиндра). Если повертывать аппарат невозможно, то
цилиндрическую часть футеруют, начиная от углсеых плиток 1 (рис.
24). Доведя кольцо из угловых плиток до уровня плитки 2У
укладывают второе кольцо до уровня плитки 3, третье—до плитки 4
и следующие—до плитки 5. Такой ступенчатой кладкой сначала
выкладывают левую половину аппарата и после этого переходят
на правую половину, футеруя ее таким же образом, как и левую.
При кладке плиток верхних рядов, чтобы плитки до высыхания
цемента не отваливались, необходимо применять цемент более
густой консистенции.
При футеровке аппаратов кислотоупорным кирпичом или
¦98
Шов с разделкой
фасонными камнями приходится прибегать*к кружалам,
устройство которых показано на рис. 24,5.
Кружала устанавливают после того, как оба ряда камней
уложены на максимально возможную высоту и цемент хорошо
затвердел. Установив кружала 9 у конца цилиндра, укладывают одно
кольцо камней первого ряда. После первого кольца аналогичным
образом укладывают камни второго кольца, вынимая для этого
клинья 10 и передвигая кружала на соответствующее расстояние.
Закончив укладку камней первого ряда по всей длине цилиндра,
подобным же образом производят футеровку и второго ряда.
При футеровке
аппаратов крупными
штучными
материалами—кислотоупорным кирпичом,
природными камнями и т. п.—
необходимо соблюдать те
же правила, что и при
футеровке плитками. Часто
при укладке крупных
штучных материалов не
производят шпатлевку
аппарата и ограничиваются
только покрытием к-це-
ментом. Толщина швов
допускается по 2—3,5 мм и
даже больше в зависимости
от условий, в которых бу-
Рис. 25. Комбинированная футеровка:
1—металлический корпус аппарата;
2—асфальтовый лак; з—кислотоупорный кирпич;
4—андезит; б—к-цемент; б—пилимЬризую-
щаясяна холоду феноло-альдегидная замазка.
дет работать футеруемый
аппарат.
Процесс твердения
к-цементов, как было
сказано выше,
обусловливается выпадением и дегидратацией геля кремневой кислоты;
если процесс дегидратации прошел в недостаточной мере, то
гель может при некоторых условиях снова раствориться. Поэтому
отфутерованный аппарат до начала его эксплуатации подвергают
окисловке, т. е. обработке крепкой серной кислотой. Для этого
в аппарат на 2—3 суток наливают серную кислоту концентрации
не менее 40%. Если невозможно наполнить аппарат кислотой,
смачивают швы той же кислотой 3—4 раза в течение 2 суток.
Швы следует смачивать не заблаговременно, а только за 3—4 дня
до ввода аппарата в эксплуатацию. Если аппарат при эксплуата*,
ции будет подвергаться воздействию концентрированных кислот»
то окисловки не требуется.
В некоторых случаях для уплотнения швов их расчищают на
глубину до 15 мм и разделывают глето-глицериновым цементом
(стр. 104) или феноло-альдегидной полимеризующейся на холоду
замазкой (стр. 219).
7*
99
На рис. 25 представлена конструкция непроницаемой,
кислотоупорной и термостойкой футеровки. Первый слой футеровки
(считая от стенки аппарата) толщиной 125 мм выполнен из
кислотоупорного кирпича на феноло-альдегидной замазке с разделкой
швов к-цементом (рис. 25); назначение этого слоя—создать
непроницаемость. Второй слой выложен из кислотоупорного
кирпича на к-цементе; назначение его—предохранить феноло-
альдегидную замазку от непосредственного воздействия нагретых
до 300° газов. Третий слой—андезит на к-цементе; назначение
последнего—предохранить кислотоупорный кирпич от резкого
перепада температуры (с 350 до 30°), происходящего при
эксплуатации аппарата. Для второго слоя применен вместо андезита
кислотоупорный кирпич с целью удешевления.
Эксплуатация и ремонт футерованных аппаратов
При эксплуатации футерованных аппаратов необходимо
учитывать следующие недостатки силикатных футеровок:
1. Силикатные футеровки нестойки к щелочам и водяному
пару, а при повышенных температурах и продолжительном
воздействии—также к воде и щелочным жидкостям.
2. Они не выдерживают резких перепадов температур,
сотрясения и вибраций.
Кроме того, футерованные аппараты нельзя передвигать и
нельзя производить их сварку.
Эти свойства футеровок на к-цементе должны быть отражены
в эксплуатационной инструкции для каждого футерованного
аппарата.
При ремонте аппаратов футеровку в поврежденных местах
вскрывают при помощи зубила и молотка. Сначала снимают
верхний слой футеровки так, чтобы не повредить соседних рядов, а
затем нижние слои.
Поврежденное место после удаления футеровки хорошо очи-
едают, промывают водой, нейтрализуют содовым раствором и
Просушивают, после чего необходимо, тщательно постукивая по
оставшейся футерованной поверхности, убедиться в плотном
приставании ее к корпусу аппарата. В случае обнаружения пустот
футеровку на соответствующих участках также следует вскрыть,
соблюдая меры предосторожности, указанные выше.
Новая футеровка наносится в порядке, описанном на стр.
96—98, начиная с покрытия к-цементом и кончая окисловкой.
Литература к гл. III
1. К. А. Поляков, Кислотоупорный цемент. Курс лекций по экономии
цветных металлов. Лекция 29. Металлургиздат, 1942.
2. Е г о же, Оценка кислотоупорных цементов, применяемых для защиты
аппаратуры от коррозии, ЖХП № 8, 39 A940).
Ъ, Е г о же, Неметаллические кислотоупорные материалы, ЖХП № 8,
29 A939); № 3, 37 A940).
100
4. Е г о же, Стандартизация силикатных материалов как заменителей
цветных металлов, Вестник стандартизации №1,3 A940).
5. Е г о же, Защита химической аппаратуры кислотоупорными
керамическими материалами. Сборник «Заменители цветных металлов», под ред.
акад. И. П. Бардина, ГНБ НКТП, 1939.
6. Д. Э. Соркина, Е. С, Морозова, Сравнительные свойства
силикатных футеровок, Коррозия и борьба с ней № 4, 23 A940).
7. Р. С. Ицкович, М. Н. В т о р о в, И. М. Богуславский,
Испытание различных штукатурок для защиты от коррозии железных частей
аппаратуры сернокислотных заводов, ЖХП № 8, 49 A940).
8. Сборник инструкций по применению неметаллических химически стойких
материалов для антикоррозионной защиты аппаратуры, Металлохнм-
защита, 1949.
9. К. А. Поляков, Н. Д« Ключенкова, Силикатные кислотоупорные
цементы, ,Дсррозия и борьба с ней*1, Машгиз, 1Ё52.
10. И, И. Лагутин, Взаимодействие между компонентами кислотоупорной
замазки (цемента), Химстрой № 3, 142 A934).
11. И. И. Лагутин, Исследование силикатных кислотоупорных замазок
(цементов) с различными наполнителями, Бюллетень Института
огнеупорной промышленности № 1 и 2 A937).
12. А. И. Жилин, Получение кислотоупорного цемента из пылевидного
кварца, Цемент № 2, 29 A938).
13. П. А. П ш е н и ц и н, Бетон «Идамит», Строительные материалы № 4,
75 A932).
14. Н. П. Степ и ч ев, Кислотоупорные цементы, Главцемент СССР,
Всесоюзный Научный институт цемента, 1937,
15. Л. Я- П о п и л о в, Плавленый диабаз в реакционной аппаратуре и
некоторые особенности его применения, ЖХП № 10, 16—23 A938),
16. В. И. Вернадский, Очерки геохимии, Горгеонефтеиздат, 1934.
17. Борьба с коррозией в химической промышленности (МХП СССР. Отдел
главного механика), Госхимиздат, 1946.
18. А, И- Жилин, Растворимое стекло, его свойства, пoлvчeниe и
применение, ГОНТИ, 1939.
19. П. Н. Григорьев, Растворимое стекло, Гизлеглром, 1938.
20. П. Н. Григорьев, И, М. Д о р о н е н к о в, Химически стойкие
полы, Госхимиздат, 1951.
2К Сборник «Неметаллические химически стойкие покрытия аппаратуры и
строительных конструкций», под ред. В. Е, Володина, Стройиздат, 1951.
22. Сборник инструктивных материалов по защите строительных конструкций
и аппаратуры от коррозии. Под ред. В. Е. Володина и К. А. Полякова,
Госуд, издательство литературы по строительству и архитектуре, 1952,
ГЛАВА IV
СЕРНЫЕ И ГЛЕТО-ГЛИЦЕРИНОВЫЕ ЦЕМЕНТЫ
1. СЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
В состав серного цемента входят: сера E8,8%),
кислотоупорный наполнитель D0%) и пластификатор—тиокол A,2%).
Серные цементы устойчивы против воздействия серной
кислоты, 40%-ной азотной и других минеральных кислот и их солей.
Они не выдерживают действия концентрированных растворов
щелочей, масел и сильных окислителей—концентрированных
азотной и хромовой кислот.
101*
Были изучены свойства серных цементов, содержащих в
качестве наполнителей маршалит, кислотоупорный цемент
Брянского завода марки КЦВ*, асбест, шамот, сажу, кварцевый
песок и трепел, а в качестве пластификатора—тиокол.
Лучшие показатели имел цемент состава (в %):
Сера комовая 58,8
Цемент марки КЦВ 40,0
Тиокол 1,2
Эти показатели следующие:
Цвет серый
Удельный вес, г/см3 . 2,16
Предел прочности, кг/см2
при растяжении 54,4
при изгибе 94,13
при сжатии 592
Адгезия, кг/см2
к железу 4,0
к бетону 7,0
к дереву ]3.3
к пропитанной битумом ткани ....... 12,3
к керамике 13,0
к резине
при нагревании цемента до 130° 5,0
» э » до 180° 6,3
» » » до 220° 13,6
Вместо цемента КЦВ можно брать измельченный люберецкий
или другой кварцевый песок.
Комовая или молотая сера (ГОСТ 127—41), входящая в
состав серных цементов, содержит в первом сорте 99,5% серы,
во втором—98,5%, в третьем—97,0%. Все другие сорта комовой
серы также пригодны для приготовления серного цемента, но лишь
тогда, когда примеси в них кислотоупорны (в этом случае примеси
считают наполнителем).
Применяемый в качестве пластификатора тиокол является
полимером этилентетрасульфида (C2H2S4),,. Он, подобно каучуку,
вулканизуется и обладает высокими механическими свойствами,
устойчив к кислотам низких концентраций и к окислителям, к
нефти и продуктам ее переработки, а также к обычным
органическим растворителям.
Варку серного цемента производят в стальном котле,
помещенном на песчаной бане. Котел обязательно снабжают плотно
закрывающейся крышкой с вытяжной трубой. В котел емкостью
100 л'засыпают 58,8% комовой серы и нагревают, не повышая тем-
* Цемент КЦВ состоит из 85,5% измельченного кварцевого песка, 10%
сиштофа и 0,5% льняного масла. Этот цемент в настоящее время в
промышленном масштабе не вырабатывается.
102
пературу в песчаной бане выше 220°. Плавление серы
продолжается 2 часа. Когда вся сера расплавится, постепенно в
течение 1 часа, при перемешивании, добавляют 40% наполнителя.
Затем добавляют пластифлкатор (тиокол) в количестве 1,2%,
который расплавляют и смешивают с серным цементом в течение
2 час. Когда вся масса расплавится и кусочков тиокола не будет
видно, серный цемент готов. Температура варки 150—160°.
Общая продолжительность варки 5 час.
Серный цемент при 18Э° становится тестообразным, но при
понижении температуры снова делается жидким; при 130° он
застывает через несколько минут. Применять серный цемент
можно в тех случаях, когда рабочая температура в аппарате не
выше 100°.
Расплавленный серный цемент обладает очень малой
вязкостью, и поэтому производить при его помощи футеровку
описанными способами невозможно. В качестве футеровочного
штучного материала применяется кислотоупорный кирпич размерами
200x100x50 мм, имеющий на одной плоскости B00x100) четыре
выступа высотой 10 мм и диаметром 20 мм. Эти выступы служат
опорами и образуют между кирпичами правильный
горизонтальный шов, заливаемый в дальнейшем серным цементом. При
отсутствии специального кирпича может быть взят нормальный
кирпич, но и в этом случае для образования горизонтальных швов
между кирпичами прокладывают кусочки метлахских плиток.
Аппараты, футеровка которых производится на серном
цементе, могут быть стальными или железобетонными; первые
должны быть предварительно гуммированы, а вторые покрыты
битумной композицией. В обоих случаях футеровка из
кислотоупорного кирпича на серном цементе предназначена для
предохранения гуммировки или битумного покрытия от механических
повреждений. Кроме того, такая футеровка служит
термоизоляцией, которая предохраняет защитное покрытие от воздействия
высокой температуры.
Футеровку кирпичом по резине 2 (рис. 26), которой обложен
корпус ванны /, производят следующим образом.
Сначала футеруют дно ванны. Кирпичи первого слоя 5
укладывают на ребро с промежутками (швами) по 10 мм, которые
затем заливают расплавленным серным цементом при 130—135°.
Второй слой кирпича укладывают на прокладках из кусков
метлахских плиток 3 и после этого все вертикальные и
горизонтальные швы заливают Серным цементом.
Стенки футеруют в два слоя по полкирпича, укладывая
кирпичи на кусочки метлахских плиток. Расстояние от стенки
аппарата до слоя футеровки и между первым и вторым слоями должно
составлять 10 мм, а между отдельными кирпичами (вертикальные
швы)—6 мм, Для перекрытия горизонтальных швов кирпичи в
первом ряду подбирают так, чтобы их высота была меньше, чем
остальных.
103
После укладки нижних рядов кирпичей наружные швы
заклеивают газетной бумагой, смазывая ее жидким стеклом, затем
заливают серным цементом все вертикальные и горизонтальные
швы. Следующий и остальные ряды кирпичей укладывают, как
и первый ряд.
Рис. 26. Травильная ванна, футерованная на
серном цементе:
1—корпус ванны; 2—резиновое покрытие; 3—кусочки
метлахских плиток; 4—серный цемент; 5, б—первый
и второй слои кирпича.
При заливке швов нужно следить за полным их заполнением
серным цементом, что легко определить по потемнению бумаги.
В случае неполного заполнения шва, в этом месте надо приклеить
свернутую из бумаги воронку и осторожно залить через нее
расплавленный цемент; по остывании снять бумагу и сбить острым
инструментом избыток цемента.
В настоящее время в эксплуатации имеется несколько
травильных ванн и других аппаратов, футерованных на серных
цементах. Данные о работе этих аппаратов позволяют считать,что
серный цемент является весьма полноценным антикоррозионным
материалом.
2. ГЛЕТО ГЛИЦЕРИНОВЫЕ ЦЕМЕНТЫ
Глето-глицериновые цементы приготовляют, смешивая тонко
измолотый свинцовый глет (ГОСТ 5539—50) с глицерином до
консистенции густого теста. Такое тесто схватывается в течение
104
30—40 мин., и через несколько часов образуется непроницаемая
твердая камнеподобная масса.
Соотношение количеств глета и глицерина в этих цементах
колеблется от 4 : 1 до 6,5 : 1 и зависит от степени помола глета.
При твердении глето-глицеринового цемента сначала
происходит гидратация окиси свинца, а затем образуются твердые
глицераты.
Эти цементы хорошо противостоят большинству слабых
кислот, в том числе и сернистой, и поэтому широко применяются в
сульфитцеллюлозной промышленности. Их также применяют для
соединения металлических и керамических деталей, плавленого
кварца и керамических плиток. Глето-глицериновые цементы
противостоят нагреву до 300°,
Глето-глицериновые цементы часто применяют для расшивки
швов в футеровках, выполняемых на других, более пористых
вяжущих составах, например на кислотоупорном цементе.
Чтобы удешевить стоимость цемента, к глету можно добавлять
кислотоупорные наполнители: кварц, бештаунит, андезит и др.
Свойства цемента, содержащего до 30% наполнителя, не
отличаются от свойств цемента без наполнителя.
Применяются глето-глицериновые цементы следующих составов*
(в вес. ч.):
I
Глет 100
Андезит . 50
Глицерин До консистенции
густого теста
II
Глет 50
Свинцовый сурик 50
Глицерин До консистенции
густого теста
Ш
Глет 50
Андезит (с добавкой 5% кремнсфтористого
натрия) 50
Глицерин До консистенции
густого теста
Для соединения керамических и стеклянных труб применяют
свинцовый цемент без глицерина. Такой цемент приготовляют
тщательным смешиванием 80 вес. ч. глета, 8 вес. ч. асбеста и 1,5—
2 вес, ч. проваренного льняного масла. Масса становится твердой
через 5—6 дней; она устойчива против действия азотной кислоты.
ГЛАВА V
КИСЛОТОУПОРНЫЙ БЕТОН
1. СОСТАВ И СВОЙСТВА КИСЛОТОУПОРНОГО БЕТОНА
В состав кислотоупорного бетона (к-бетона*) входят:
1) кислотоупорный пылевидный наполнитель (величина
зерен меньше 0,15 мм);
2) крупные наполнители—песок и щебень (величина зерен
леска от 0,15 до 7 мм и размеры кусков щебня от 7 до 20—40 мм);
3) жидкое стекло;
4) ускоритель твердения—креаднефтористый натрий.
К-бетон должен обладать механической прочностью,
химической устойчивостью, газо- и кислотонепроницаемостью.
Для получения к-бетона максимальной плотности и прочности
необходимо правильно подобрать гранулометрический состав
наполнителей, который определяется отношением (по весу)
пылевидного наполнителя (размер зерен менее 0,15 мм), песка (размер
зерен 0,15—7 мм) и щебня (размер кусков от 7 до 20—40 мм).
Материал после измельчения на щековой дробилке сортируют
на ситах с отверстиями 40, 25, 12, 7, 3 и 1 мм. Материал,
прошедший через сито с отверстиями 40 мм и оставшийся на сите 25 мм,
считается за фракцию с размером зерен 40 мм; оставшийся на
сите 12 мм—за фракцию с размером зерен 25 мм и т. д.
Материал, оставшийся на сите с отверстиями 40 мм, идет
на повторное дробление. Фракцию с размерами зерен 0,15—1,0 мм
получают отсевом на сите с отверстиями 0,15 мм материала,
прошедшего через сито с отверстиями 1 мм.
Материал, прошедший через сито 0,15 мм, идет в отвал; если
же его кислотоупорность не ниже 93%, то он может быть
применен в качестве пылевидного наполнителя.
Гранулометрический состав для к-бетона можно подбирать,
пользуясь набором стандартных сит с отверстиями 5; 2,5; 1,2;
!0,6; 0,3 и 0,15 мм для песка и 80, 40, 20, 10 и 5 мм для щебня.
В этом случае вычисляют среднюю величину зерна или модуль
крупности отдельно для песка и щебня по тем же формулам, по
которым производят вычисление тех же показателей для песка
и гравия при изготовлении обычного бетона.
Пылевидными наполнителями являются те же
кислотоупорные порошки, из которых приготовляют к-цементы (глава IV).
В табл. 24 приведены наиболее часто применяемые составы
к-бетона.
* В дальнейшем для краткости вместо кислотоупорный бетон будем
писать к-бетон.
106
Таблица 24
Составы
Компоненты
Щебень
40 мм
25 мм
12 мм
Песок
7 мм
3 мм . ...
1—0,15 мм ....
Пылевидный
наполнитель ,
Жидкое стекло . . .
Крем нефтор истый
натрий (в пересчете на
100%-ный) ....
кислотоупорного бетона
Состав 1
666
334
250
150
100
500
200
30
%
33,3
16,7
12,5
7,5
5,0
25
40
6
Состав 2
кг;м?
572
285
143
250
150
100
500
200
30
%
28,6
14,2
7,2
12,5
7,5
5,0
25
40
Состав 3
-кг'м?
435
215
325
195
130
650
260
39
%
22,4
п,о
16,7
10,0
6,6
33,3
40
6
Состав 4
кг ;лО
371
186
93
325
195"
130
650
260
39
%
19,0
9,6
4,8
36,7
10,0
6,6
33,3
40
6
Примечания: 1. Расход наполнителей указан в процентах от веса
всего наполнителя, расход жидкого стекла и кремнефюристого натрия—в
процентах от веса только пылевидного наполнителя.
2. Жидкое стекло следует брать с модулем 2,7—2,9 и уд. веса
1.365—1,355 (чем ниже модуль, тем выше удельный вес).
В приведенных рецептурах отношения пылевидного
наполнителя, песка и щебня равны 1:1:1 (составы 3 и 4 табл. 24) и
1:1:2 (составы 1 и 2 табл. 24). В составы 3 и 4 входит больше
пылевидного наполнителя, и при замешивании их требуется
больше жидкого стекла; при этом получается более плотный
к-бетон, применяемый в аппаратах, где он все время
соприкасается с агрессивными средами (футеровка емкостей для хранения
кислот, травильных ванн и т. п.). Составы 1 и 2 применяются
в тех случаях, когда к-бетон играет роль несущей конструкции,
не соприкасаясь постоянно с агрессивными средами (перекрытия,
полы, армированный к-бетон, служащий наружной оболочкой
резервуаров, и т. п.).
Максимальный размер кусков щебня не должен быть больше
V4 минимального размера сечения бетонируемой
конструкции или расстояния между арматурой в армированном к-бетоне.
Поэтому составы 1 и 3 могут применяться при бетонировании
резервуаров с толщиной стенок не менее 100 мм, а составы 2 и
4 при толщине стенок не менее 160 мм.
107
Автором были подобраны рецептуры к-бетона для ряда
ответственных сооружений с применением в качестве наполнителей
гранита и кварцита. В табл. 25 приведены показатели
механической прочности этих бетонов после воздушной сушки и после
воздействия на них растворов серной кислоты.
Таблица 25
Механическая прочность к-бетона после воздействия серной кислоты
i
2
Наполнители
Щебень и песок—
исетский гранит;
Пылевидный
полнитель—маршал ит . , • ¦
Щебень, песок и
пылевидный
наполнитель —
кварциты перво-
уральского
месторождения
Весовое
отношение
полнителей
1:1:1
1:1:1
Жидкое
сте нло
М = 2,5;
d=l,45
%
45
40
NaaSiFn
%
9
6
Предел прочности
при сжатии, кз/см3
после 15
суток
воздушного
хранения
158
178
после 15
суток
дополнительной
обработки
в Н28О,
5%
127
210.
30%
156
193
Примечание. Жидкое стекло и к р ем нефтор иг ты й натрий указаны
в процентах от пылевидного наполнителя.
Андезит, бештаунит, граниты, кварциты, фельзит и другие
материалы применяются в качестве крупных наполнителей
(щебня и песка), если их кислотоупорность не ниже 93%.
В зависимости от количества жидкого стекла, заготовленная
масса для к-бетона может быть в полужидком, густом или
сыпучем состоянии. Бетонная масса должна быть однородной, не
расслаиваться при укладке и не содержать излишка жидкого
стекла, ухудшающего в конечном результате качество к-бетона.
О консистенции (пластичности) кислотоупорного бетона судят
по осадке образца, изготовленного в виде конуса.
Осадку определяют следующим образом. В металлическую
форму (рис. 27), изготовленную в виде усеченного конуса
высотой 30 см и диаметром оснований 20 и 10 см, укладывают в три
слоя пробу испытываемого бетона. Каждый слой штыкуют 25 раз
металлическим стержнем диаметром 15 мм. Во время наполнения
и штыкования форму плотно прижимают к подставке, становясь
ногами на упоры. После того как уложат бетон в форму, излишек
его срезают стальной линейкой заподлицо с краями формы. За*
108
г
тем осторожно снимают за ручки форму и ставят ее рядом с
бетонным конусом, вынутым из формы. Сравнивая при помощи
линейки высоту формы и бетонного конуса, определяют осадку
бетона. Определение повторяют не менее трех раз и средний
результат принимают за величину, характеризующую
консистенцию бетона.
В зависимости от величины
осадки различают:
1) жесткий сыпучий к-бетон
(осадка равна 0), применяемый
для бетонных неармированных
конструкций (полы, перекрытия
и т. п.);
2) пластичный густой к-бетон,
требующий при укладке
штыкования (осадка 8—15 мм) или
вибрирования (осадка 1—8 мм),
применяется для изготовления как
армированных, так и
неармированных конструкций;
3) литой полужидкий к-бетон
(осадка более 18 мм); этот
к-бетон хорошо укладывается в
формы без штыкования и
вибрирования, но для его изготовления
требуется много жидкого стекла,
что ухудшает качество к-бетона;
литой к-бетон применяется только
для заделки узких отверстий,
раковин и т. п.
Механическая
прочность. Тип наполнителя, при
сравнительно одинаковой его плотности (гранит, бештаунит),
мало отражается на механической прочности к-бетона, однако
пористый наполнитель (туф, пемза) несколько снижает его
прочность.
Правильно приготовленный андезитовый к-бетон. через 4 суток
после изготовления имеет предел прочности при сжатии 130—
140 кг/см2, через 28 дней предел прочности при сжатии достигает
160—170 кг/см2.
Большое влияние на прочность к-бетона оказывает плотность
жидкого стекла, взятого для его приготовления. Чем выше
плотность жидкого стекла, тем больше прочность затвердевшего
бетона. Оптимальное количество добавляемого кремнефтористого
натрия составляет 15% от веса жидкого стекла. Уменьшение этого
количества снижает прочность к-бетона; увеличение повышает
начальную механическую прочность к-бетона, но в дальнейшем
снижает темп ее нарастания (см. табл. 26).
Рис. 27. Форма для
определения осадки кислотоупорного
бетона:
1—конус; 2—ручки; 3—упоры.
109
Качество затвердевшего к-бетона в значительной мере зависит
не только от удельного веса и модуля жидкого стекла, но и от
количества последнего.
Соотношение между пределами прочности при сжатии и при
растяжении к-бетона приближается к 10.
Модуль упругости к-бетона меняется в зависимости от
величины напряжения в среднем от 60 000 до 120 000 кг/см2. Эта
зависимость может быть выражена для средних значений модуля
упругости формулой
с 420 0С0
где Е—модуль упругости;
а—напряжение при работе на растяжение в кг/см2.
Зависимость между пределом прочности к-бетона при сжатии
в кг/см2 (зСж) и его модулем упругости может быть выражена
формулой
После воздействия на к-бетон концентрированной кислоты
модуль упругости его повышается на 20—30%.
Теплопроводно с~т ь к-бетона колеблется от 0,7 до
1,0 ккал/м час°С.
Коэффициент температурного
расширения к-бетона в пределах температур от 20 до 300° равен 0,000008,
если А/ вычислять как разность между длиной нагретого образца
и длиной образца после охлаждения его вновь до 20°, и 0,000004,
если Д/ относить к первоначальной длине образца. Такая
разница объясняется тем, что при нагревании к-бетона до 300°
происходит не только тепловое расширение материала, но и другие
физико-химические процессы, вероятно связанные с дальнейшей
дегидратацией геля SiO2 и уменьшением первоначального объема
материала.
Усадка к-бетона тем значительнее, чем больше в нем
жидкого стекла. Средняя величина линейной усадки для к-бетона
0,019%.
Воздухопроницаемость. Коэффициент
газопроницаемости к-бетона (соотношение наполнителей 1 : 1 :2)длявоздуха
равен 0,1597, а для сернистого газа 0,1755 л/м час при разности
давлений в 1 мм рт. ст.
Химическая стойкость. К-бетон устойчив к
действию всех минеральных кислот любых концентраций, за
исключением плавиковой, к действию большинства газов (HCi, Ci2, SO2,
SO3, CO2, N2O3 и др.), а также к действию солей минеральных
кислот, имеющих кислую реакцию. Он нестоек к действию высших
жирных кислот (олеиновая, пальмитиновая и т. п.)- От действия
щелочей и растворов солей с щелочной реакцией к-бетон
разрушается.
ПО
Кислотопрони цаемость к-бетона зависит от
гранулометрического состава и характера наполнителей, от
тщательности укладки бетона и т. д. К-бетон более проницаем для соляной
кислоты и растворов ее солей, менее проницаем для азотной и еще
менее для серной кислоты. Чем ниже концентрация кислоты, тем
она больше проникает в к-бетон.
Таблица 26
Предел прочности при сжатии .к-бетона после воздействия воды
(модуль жидкого стекла 2,66)
Количество
Na2SiFft
в % от песа
жидкого
стекла
2
5
15
20
Предел прочности при сжатия, кг/см2
после 7 су-
тон исздут-
ного
хранения
5,35
60,0
160
171
после дсполБител ь-
нсй сбработни водсй
холодней
Разрушение
30,4
179
160
при
кипячении
Разрушение
»
169
170
после 28
суток
воздушного
хранения
29,2
106
176
184
после
дополнительней обработки водой
холодней
11,5
53,6
178
173
при
кипячении
Разрушение
30,6
179
180
Водоустойчивость к-бетона зависит от количества крем-
нефтористого натрия. При 15% Na2SiF6 от веса жидкого стекла и
температуре твердения 18—20° к-бетон становится водоустойчивым
через 10—15 суток. При температуре твердения 60—100°
водоустойчивость проявляется через 1—2 суток. Данные о механической
прочности к-бетона после воздействия воды приведены в табл. 26.
2. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И УКЛАДКА КИСЛОТОУПОРНОГО БЕТОНА
При всех работах с к-бетоном необходимо помнить, что, в
отличие от обычного бетона на основе силикатного цемента, твердение
к-бетона должно происходить при низкой влажности и в тепле; при
воздействии воды на незатв ер девший к-бетон сооружение из Hero-
будет непрочным. Поэтому сооружения из к-бетона необходимо
надежно защищать от атмосферных осадков и грунтовых вод.
Оптимальная температура для твердения к-бетона 25—30°..
Понижение температуры замедляет скорость твердения к-бетона
и уменьшает его прочность; повышение температуры ускоряет
процесс твердения к-бетона.
Пылевидный наполнитель и кремнефтористый натрий перед
применением просушивают, просеивают и удаляют из них комки. Для
получения однородной массы указанные компоненты
рекомендуется смешивать в смесителях барабанного типа. Отмеривать
составные части бетона можно по весу или по объему. Кремнефтористыйг
натрий берут, как правило, по весу.
ill
При изготовлении вручную перемешивание бетона следует
производить под крышей на бойке с плотным без щелей настилом,
желательно обитым кровельным железом: На боек насыпают щебень
и песок всех нужных фракций в виде продолговатого вала. После
неоднократного перемешивания лопатой кучу разгребают и в
образовавшуюся канавку насыпают заготовленную смесь
пылевидного наполнителя с кремнефтористым натрием. Кучу несколько
раз перемешивают лопатой, вновь разгребают и, постепенно
подливая отмеренное количество жидкого стекла, массу перемешивают,
пока она не станет однородной. Приготовление и укладку
бетонной массы нужно производить без задержек. Никаких добавок
жидкого стекла или пылевидного наполнителя в готовый замес нельзя
допускать. Замес готовят такого объема, чтобы его можно было
применить в дело в течение получаса.
К-бетон надо укладывать непрерывно; перерывы в
бетонировании допустимы лишь в исключительных случаях. В этих случаях
поверхность схватившегося бетона тщательно очищают от
загрязнений и обрабатывают металлическими щетками или граблями.
Выкрошившиеся куски бетона необходимо удалить.
Бетонирование вертикальных стенок обязательно производить
без перерыва.
При машинном перемешивании в барабан бетономешалки
засыпают сначала щебень и песок, а затем пылевидный
наполнитель, предварительно смешанный с кремнефтористым натрием, и
перемешивают смесь в течение 2 мин., после чего в барабан
добавляют дозированное жидкое стекло и вновь перемешивают еще
2 мин.
Бетон после замешивания должен представлять собой
суховатую землистого цвета массу, в которой жидкость выступает на
поверхность лишь после продолжительного трамбования или
вибрации.
Работы с к-бетоном следует производить при температуре не
ниже +10°. К-бетон укладывают слоями не более 20 см по всему
периметру сооружения.
После выливания в опалубку и разравнивания бетон
трамбуют ручными трамбовками или вибраторами. Трамбовать надо
без пропусков и по нескольку раз по одному и тому же месту. После
первой трамбовки бетон следует для уплотнения «штыковать»
заостренным железным стержнем диаметром 18—20 мм и снова
трамбовать.
Как правило, следует применять вибраторы. Тип вибратора
выбирают в зависимости от характера бетонных работ.
Во время вибрирования нужно следить за тем, чтобы жидкое
стекло не выбрызгивалось из-под подушки поверхностного
вибратора, а при применении вибраторов внутреннего действия—чтобы
жидкое стекло не выделялось на поверхности бетона в конце
вибрирования данного слоя. При «всплывающих» вибраторах это явле?
ние наблюдается вскоре после подъема (всплывания) вибратора.
J12
Значительное выделение жидкого стекла указывает на его
излишек в составе бетона.
Механическая прочность к-бетона, уложенного методом
вибрирования, на 10—15% больше прочности бетона, уложенного
ручным способом; объемный вес к-бетона, уложенного методом
вибрирования, колеблется в среднем от 2300 до 2350 кг/м3 (при
ручной укладке—от 2250 до 2280 кг/м3).
Опалубка для к-бетона должна быть жесткой и плотной.
Недостаточная жесткость опалубки влечет за собой выпучивание ее и
порчу сооружений. Неплотность опалубки приводит к
вытеканию жидкого стекла. Во избежание прилипания бетона доски
опалубки нужно тщательно прострогивать и смазывать известковым
молоком, нефтью или кузбасслаком.
При укладке к-бетона в опалубку одну ее стенку со стороны
подачи бетонной массы нужно делать сборной, предварительно
пригоняя соседние элементы Друг к другу. Такая конструкция
опалубки дает возможность производить быструю ее сборку, удобна
при производстве работ и в то же время исключает засорение
к-бетона при пригонке дерева.
Если в аппарате имеются сливные штуцеры или лазы, то их
защитные вкладыши нужно устанавливать в период бетонирования,
соблюдая при этом особую тщательность, так как в этих местах
обычно появляется течь, исправить же дефект невозможно.
Методы армирования сооружений из к-бетона в основном те
же, что и для обычных железобетонных конструкций. Одним из
основных требований при установке арматуры является
достаточная толщина (не менее 30 мм) защитного бетонного слоя. Для
днища этого достигают закладыванием между арматурой и опалубкой
прокладок, а для стен—деревянных клиньев, которые постепенно
вынимают по мере бетонирования вооружения. При футеровке
к-бетоном готовых металлических аппаратов к стенкам аппарата
приваривают арматурную проволоку или специальные крючья,
к которым крепят арматуру при помощи вязальной проволоки.
В кирпичных и железобетонных сооружениях следует вбивать
в стены железные костыли. Крючья и костыли не должны
доходить до поверхности стен, обращенных внутрь аппарата, на
35—40 мм.
Срок распалубки сооружения из к-бетона устанавливается в
зависимости от температуры, при которой производилось
бетонирование. Если эта температура в течение первых 5 суток
бетонирования держалась выше +15°, то распалубку можно производить
через 1—1,5 суток с момента окончания бетонных работ. Если же
температура за этот период была ниже +15°, но выше +10°, то
распалубку следует производить через 3 дня после окончания
бетонных работ.
При более низких температурах, но не ниже +8°, сроки рас-
палубки- следует назначать в соответствии с данными испытания
контрольных образцов.
Я Поляков 11 &
3. ЖАРОСТОЙКИЙ КИСЛОТОУПОРНЫЙ БЕТОН
В последнее время установлена возможность применения к-бе-
тона в условиях работы при температуре порядка 800—1000°.
Для жаростойких бетонов в качестве наполнителей можно
применять шамот, андезит, хромистый железняк, кварц, каолин,
обожженную огнеупорную глину и доменные шлаки (гранулированные
и отвальные) с повышенным содержанием глинозема и др.
Для футеровки стен и кладки сводов колчеданных печей
(стр. 149) рекомендуется армированный к-бетон следующего
состава (на 1 м3 бетона):
кг
Пылевидный наполнитель—шамот (тонкость помола:
остаток на сите № 021 не более 10%, а на сите
№ 0085 не более 50%) 400-600
Мелкий наполнитель—шамот (для стен печи: зерна
размером от 0,15 до 1,2 мм 60—55% и от 1,2 до
5 мм 40—45%; для сводов: от 0,15 до 1,2 мм
66% и от 1,2 до 5 мм 34%) 600—750
Крупный наполнитель—шамот (для стен печи: зерна
размером от 5 до 10 мм 50—45% и от 10 до
20 мм 50—55%; для сводов: от 5 до 10 мм
38—34%; от 10 до 20 мм 24—32%, от 20 до
40 мм 38—34%) . . 750-900
Жидкое стекло (модуль 2,4—2,8; уд, вес 1,38—
1,40 г/аи8) 350—450
Кремнефтористый натрий (в пересчете на 100%-ный) 42—54
Необходимо отметить, что при дроблении шамотного боя на
щековой дробилке, после его просева через сито № 015 часто
получается смесь мелкого и крупного наполнителя требуемого
гранулометрического состава.
Для приготовления наполнителей запрещается применять
шамотные камни от разборки колчеданных печей и других аппаратов»
где эти камни подвергались воздействию агрессивных сред.
Физико-механические свойства этого бетона следующие:
Объемный вес, кг/дм3 1,6—1,7
Открытая пористость, % 25—30
Предел прочности при сжатии (после
воздействия высокой температуры), кг/см2 100—150
Термостойкость (число теплосмен) 5—10
Линейная усадка при 800—1000°, % . , . . 0,2—0,8
Начало деформации под нагрузкой 2 кг/см2 . . 1000—1100*
Замешивание жаростойкого бетона производят так же, как и
обычного к-бетона.
114
Укладка бетона должна производиться обязательно с
применением внутреннего и поверхностного вибрирования.
Консистенция бетона должна отвечать осадке в стандартном конусе в
пределах 2—4 мм.
Применять жаростойкий бетон можно в виде отдельных
блоков и сплошных бетонных покрытий.
Кремнефтористый натрий в жаростойком бетоне является не
только ускорителем процесса твердения, но и плавнем,
снижающим температуру плавления силиката. Поэтому нужно стремиться
вводить не более 12% кремнефтористого натрия от веса жидкого
стекла.
Сушку и прогрев жаростойкого к-бетона производят по
следующему режиму: подъем температуры до 100—110° в течение
15—20 час. и выдерживание бетона при этой температуре до
полного окончания сушки. После сушки бетон прогревают, повышая
температуру со скоростью 30° в час до температуры 500—600°,
а при дальнейшем повышении температуры со скоростью 60—80°
в час. О сушке и разогреве колчеданной печи см. стр. 153.
4. ОСНОВЫ РАСЧЕТА АППАРАТОВ ИЗ КИСЛОТОУПОРНОГО БЕТОНА
К-бетон по физико-механическим свойствам близок к
обычному бетону на силикатном цементе. Сооружения из армированного
к-бетона рассматриваются с точки зрения статики как монолитные,
подобные обычным железобетонным. В основном методы
конструирования и армирования должны быть теми же, что и для обычных
железобетонных конструкций.
При возникновении растягивающих напряжений в к-бетоне
появляются деформации, величина которых пропорциональна
величине напряжения. При напряжениях, вызывающих
относительную деформацию выше 0,00009, в к-бетоне образуются
трещины. Относительные деформации армированного к-бетона к
моменту появления первых трещин равны в среднем 0,00012—0,00014,
т. е. в присутствии арматуры к-бетон способен выдерживать большие
напряжения.
Для прямоугольного аппарата, наиболее часто встречающегося
в практике (травильные ванны), принимается следующая схема
расчета: при соотношении сторон в плане 1 :2 стенку аппарата по
высоте разбивают на отдельные пояса, которые рассчитывают, как
замкнутые рамы. При соотношении более чем 1 :2 продольную
стенку рассчитывают, как консольную плиту, заделанную внизу,
поперечные стенки —как неразрезные плиты, опирающиеся на ребра.
Большинство химических аппаратов работает при повышенной
температуре; поэтому наибольшими механическими напряжениями,
возникающими в материале, являются напряжения от
температурных перепадов в стенках. Эти перепады могут быть весьма
большими, а поэтому часто в монолитной футеровке аппаратов
укладывают упругую прокладку (битумная композиция, асбест и т. п.),
8* 115
чем уменьшают перепад температур в каждом слое примерно вдвое.
Можно снизить температурные напряжения и путем последующей
изоляции к-бетонного аппарата снаружи.
В ответственных деталях надо стремиться размещать арматуру
двумя параллельно работающими системами, не связанными между
собой металлом, и разделять эти системы слоем бетона толщиной
не менее 35—40 мм. Диаметр железа для рабочей арматуры следует
принимать не менее 10—12 мм, а для хомутов 3 мм; армирование
не должно превышать 5% от площади сечения армируемого
элементам не должно быть меньше 0,1%. Запас прочности для
арматур следует принимать не менее 3 и для бетона не менее 2.
5 АППАРАТЫ ИЗ КИСЛОТОУПОРНОГО БЕТОНА И ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
К-бетон как конструкционный материал для изготовления
аппаратов применяется по специально разработанным проектам
в разных отраслях. промышленности.
В эксплуатации находятся
следующие сооружения из этого материала:
башни, хранилища для кислот,
травильные ванны, кристаллизаторы,
отстойники, нейтрализаторы и другие
аппараты, из котсрых одни
выполняются целиком из к-бетона, а в
других к-бетон применяется в качестве
футеровочного материала.
В аппаратах небольшого объема
(до 2 ж3), работающих при
температура не выше 40°, наружную обечайку
из армированного к-бетона иногда
футеруют нгпосргдственно слоем не-
армирэванного к-бетона. В
большинстве же аппаратов между
армированной и неармированной частями делают'
непроницаемую прослойку из
битумной компози ии (состав и способ
приготовления битумных композиций см.
главу X).
Башни и травильные
ванны из
кислотоупорного бетона. На рис. 28
изображена башня для сушки
влажного хлористоводородного газа
концентрированной серной кислотой.
Башня построена из
кислотоупорного бетона.
На фундамент под башню нанесен
слой кислотоупорного бетона / то'л-
4
Рис. 28. Башня из
кислотоупорного бетона:
I—слой
к-бетона;2—свинец;^—бандажи из армированного к-бетона;
4—арматура бандажей;
5—отверстия для свинцовых трубок;
в—свинцовьга лист;
7—контрфорсы; 8—колосниковая решетка.
116
щиной 100 мм. На этот слой уложен свинцовый лист толщиной
в 3 мм (свинец можно заменить листовым полиизобутиленом, •
защитив его от повреждений футеровкой). Толщина стенок башни
150 мм. Башня снаружи и внутри оштукатурена к-цементом.
В настоящее время в эксплуатации находятся свыше 150
травильных ванн, построенных с применением к-бетона. Длина
работающих ванн 1,5—10 м, ширина и высота 0,7—1,5 м.
ЙЖ?2??ЖЖ
Рис. 29. Травильная ванна из кислотоупорного
бетона:
1—футеровка из к-бетона; 2—битумная комповиция;
3—армированный к-бетон.
На рис. 29 показана конструкция одной из работающих
травильных ванн из к-бетона. Наружная и внутренняя части ванны
выполнены из к-бетона, причем наружная часть—из
армированного к-бетона. Между армированным и неармированным слоями
бетона имеется слой битумной композиции толщиной 20—30 мм.
Толщина внутреннего и наружного слоев бетона по 100 мм\
наружный армированный слой в нижней части имеет утолщение
до 170 мм.
На рис. 30 показан резервуар для серной кислоты. Корпус 1
его выполнен из армированного к-бетона, а футеровка—из неар-
мированного к-бетона. Между обоими слоями бетона имеется
слой битумной композиции 3 толщиной 40 мм. Резервуар перекрыт
сферическим сводом из армированного бетона толщиной в 100 лш.
Футеровка кислотоупорным бетоном
крышек аппаратов. В металлических аппаратах крыш-
117
ки часто футеруют кислотоупорным бетоном (рис. 31). Для этого
на внутренней поверхности крышки / сверлят несквозные дыры
и в них ввертывают шпильки 5. На шпильки накладывают сталь-
5
Ji*L~L ..'.. .'„..' . '^.ж*-1' '
Рис. 30. Резервуар для серной кис- Рис. 31. Крышка, футе-
лоты из кислотоупорного бетона: рованная кислотоупор-
1—армированный к-бетон; 2—неармиро- ным бетоном:
ванный к-бетон; S—битумная композиция. I—чугунная крышка;
2—корпус аппарата; 3—сетка;
4—к-бетон; 5—шпильки;
в—полосовая сталь.
ную сетку Зу притягиваемую к крышке гайками. Под гайки кладут
полосовую сталь 6 шириной 15—20 мм. Сетку можно приваривать
к крышке в отдельных точках. На сетку наносят слой к-бетона 4.
На рис. 32 изображена крышка из армированного к-бетона
диаметром 8 м для абсорбционной башни в производстве серной
кислоты нитрозным методом. Нижняя часть крышки толщиной
80 мм выполнена из армированного к-бетона 1. Поверх бетона
насыпан слой кокса 2 толщиной 100 мм, служащий тепловой
изоляцией. Кокс сверху покрыт слоем битумной композиции 3
толщиной 20 мм. При такой конструкции образование трещин
в к-бетоне мало вероятно. Если же они все-таки образуются, то
при наличии битумного слоя подсос воздуха в башню исключается.
Эксплуатация сооружений из
кислотоупорного бетона. Сооружения из к-бетона, находящиеся
в эксплуатации при обычной температуре и не подвергающиеся
механическим воздействиям, не требуют специального ухода, кроме
периодической окраски поверхности битумным лаком.
Если аппарат из к-бетона работает при повышенной
температуре и динамических нагрузках, то необходимо соблюдать
следующие основные правила:
118
1. Во избежание местного перегрева растворы в аппарате
следует подогревать равномерно.
2. Если раствор подогревают острым паром, то, чтобы
избежать размывания бетона, нужно конец трубы, подводящей пар,
направить вдоль или вверх аппарата.
3. Температура заливаемого в аппарат свежего раствора
должна незначительно отличаться от температуры аппарата.
Рис. 32. Крышка из
армированного кислотоупорного
бетона:
А. Крышка: 1—армированный
«-бетон; 2—Кокс; 3—битумная
композиция; 4—газохоД; 5—
штуцер для распылителя.
Б. Присоединение крышки к
корпусу башни,
4. Габариты изделий, вводимых в аппарат (например, при
травлении), должны быть меньше сечения аппарата во избежание
удара и повреждения стен аппарата.
5. Опускать изделия в аппарат и вынимать их из него следует
плавно, не ударяя ими о стенки.
6. ПОЛЫ И ПЕРЕКРЫТИЯ В ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВАХ
К-бетон и к-цементы широко применяются при изготовлении
полов и перекрытий в производствах, где обычные материалы
быстро разрушаются под действием агрессивных жидкостей.
На рис. 33 представлены четыре варианта полов и перекрытий,
выполненных с применением кислотоупорных бетона и цемента.
Аналогичные конструкции находят применение при устройстве
каналов, тоннелей, приямков и т. п. Выбор конструкций
производится в зависимости от конкретных условий службы сооружения.
Нижнее основание 1 во всех конструкциях выполнено из
обычного бетона или из битумобетона, пекобетона (состав и способ
укладки битумо- и пекобетона см. стр. 340 ел.). Если основание
выполнено из обычного бетона, то на него наклеивают 1—2 слоя
119
рубероида 2 на нефтебитуме. На рубероид наносят слой битумной
композиции 3 толщиной 12—15 мм. Непосредственно на битум-
ную композицию в первом и во втором вариантах наложен слой
к-бетона 4 толщиной 60—80 мм, который и служит верхним
покровом пола или перекрытия. В третьем и четвертом вариантах
между битумной композицией 3 и верхним покровом из
метлахских плиток 5 (третий вариант) или из клинкерного кирпича 6
(четвертый вариант) нанесен слой кислотоупорного цемента 7
толщиной 20—30 мм.
1-й вариант
2 а вариант
4 3
3-й Вариант
4-й Вариант
15-20
7 3 7. /
2 3
Рис. 33. Полы и перекрытия в химических производствах:
1—нижнее основание; 2—рубероид A—2 слоя); 3—битумная композиция;
4—к-бетон; 5—метлахские плитки; б—клинкерный кирпич; 7—к-цемент.
Описанные конструкции применяют в производственных
цехах, где на перекрытия или полы могут попадать кислоты или
соли. В цехах, где агрессивными средами являются щелочи,
к-бетсн и к-цемент применять нельзя. В таких цехах верхний
покров перекрытия или пола укладывают непосредственно на
битумную композицию и делают из клинкерного кирпича,
метлахских плиток или из красного кирпича, пропитанного
битумом или каменноугольным пеком.
Литература к гл. V
1. В. М. Москвин, Кислотоупорный бетон, ОНТИ, 1935.
2. Г. А. Б а л а л а е в, Кислотоупорный бетон и его применение в
промышленности, Госхимиздат, 1939.
3. Е. М. X а н и н, Абсорбционная башня из кислотоупорного бетона,
Рабочий химик № 7, 11 A935).
4. Е г о же, Вибрирование кислотоупорного бетона, Рабочий химик № 4,.
. . 17 A935).
5. В. И. Мурашев, Ю. В. Дерешкевич, Новые конструктивные
решения футерсвки механических колчеданных печей из жароупорного бетгтпз,
Строительная пром., № 1 A952).
6. Н. Н. Бернацкий, О проектировании химаппаратуры из
кислотоупорного бетона, Химстрой № 7, 2360 A933).
7. Г. В. Мил ьвицки й, Армированный кислотобетон для аппаратов
концентрации серной кислоты, Хим. пром. № 9, 13 A944).
8. В. Г. С к р а м т а е в, Н. А. П о п о в и др., Строительные материалы,
Стройиздат, 1950.
9. Ю, В. Дерешкевич, Травильные вачны, Сталь № 7, 639 A949).
10. К. Д. Н е к р а с о в, А. В. 3 о т о в, Приготовление огнеупорных бетонов
и их применение в тепловых агрегатах, Стройиздат» 1950.
ГЛАВА VI
КЕРАМИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ
В химической и родственных ей отраслях промышленности
в качестве химически стойких материалов применяют главным
образом каменно-керамические, шамотно-огнеупорные и
фарфоровые изделия. Другие огнеупорные изделия (кремнеземистые,
магнезиальные, хромистые и т. п.) и изделия тонкой керамики
(фаянсовые, стеатитовые, титано-магнезиальные» кордиеритовые,
корундовые и т. п.), ширко применяемые в металлургической,
электротехнической и других отраслях промышленности, в
химической промышленности в качестве химически стойких
материалов не используются, и поэтому на них мы не будем
останавливаться.
1. КАМЕННО-КЕРАМИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ
К каменно-керамическим изделиям относятся изделия с
плотным, твердым, спекшимся, звонким и мелкозернистым в изломе
черепком. Черепок имеет обычно серую, желтую или бурую
окраску и в редких случаях (в изделиях высшего сорта) белую
окраску. К изделиям с таким черепком, применяемым в качестве
химически стойких материалов, относятся керамическая
кислотоупорная аппаратура и ее детали, трубы и фасонные части к ним,
плотные и фильтрующие плитки, канализационные трубы,
кислотоупорный кирпич и т. п.
Кислотоупорные керамические .изделия делят на две основные
группы.
1, Простые изделия: кислотоупорный кирпич, фасонные
камни, разнообразные плитки, наполнители для башен,
канализационные трубы и т. п. Для изготовления большинства этих
изделий применяется машинное формование в ленточных и ящичных,
прессах.
121
2. Тонкие и полутонкие изделия: керамиковая аппаратура
и ее детали, составные части башен, баллоны, туриллы,
вентиляторы, насосы, мешалки, трубы, краны и т. п. Формование
этих изделий производят вручную, на гончарном кругу, в
гипсовых формах и отливкой. Машинное формование применяют
значительно реже.
Сырьем для производства кислотоупорных керамических
изделий служат сырая глина, обожженная глина (шамот) и
полевой шпат. Применяются огнеупорные и тугоплавкие глины*:
часов-ярские (марки 40 и 41), николаевская (серая), щекинская,
боровическая и ефремкинская, обладающие хорошей спекаемостью
при относительно низких температурах A050—1250°).
Необходимо, чтобы интервал между температурой спекания и плавления
глины был возможно большим. Большое практическое значение
имеет также интервал температур, на протяжении которого
происходит процесс спекания. Чем больше этот интервал, тем меньше
получается брака изделий при обжиге, так как очень трудно
поддерживать одинаковую температуру во всем объеме печи.
Огнеупорность не является обязательным свойством глин,
применяемых для изготовления кислотоупорных изделий.
Химический состав глин может колебаться в широких
пределах; они могут содержать 20—40% А12О3 и 45—75% SiO2-
Шамот в шихте играет роль скелета, вокруг которого
располагаются частицы сырой глины. В качестве шамота используют
не только специально обожженные огнеупорные и тугоплавкие
глины, но и измельченные керамические изделия, забракованные
в производстве. Шамот добавляют к шихте в количестве 10—
50% (в зависимости от формы изделий и их назначения).
Полевой шпат вводят как плавень в шихту для тонкой и
полутонкой группы изделий с целью получения более плотного и
спекшегося черепка. Количество полевого шпата в шихте равно 5—
12% и зависит от свойств глины и назначения изделий. Вместо
полевых шпатов часто вводят пегматиты, в состав которых, кроме
полевого шпата, входит до 25% кварца.
От шамотных огнеупорных изделий требуется главным
образом сопротивляемость высоким температурам. Для
кислотоупорных изделий необходимы прежде всего непроницаемость для
жидкостей и газов и устойчивость против действия кислот;
пористость их должна быть минимальной. Кроме того, для многих
кислотоупорных изделий необходимы высокая механическая
прочность, способность выдерживать значительные колебания
температуры, точные размеры, чистые края и гладкая поверхность.
Свойства кислотоупорных изделий зависят от методов их
изготовления, количества и состава отдельных компонентов
шихты, температуры обжига, скорости охлаждения и т. п.
* По огнеупорности глины делятся на три группы: 1)
огнеупорные—огнеупорность не ниже 1580°; 2) тугоплавкие—огнеупорность 1350—1580°; 3)
легкоплавкие—огнеупорность ниже 1350°.
Примерные свойства кислотоупорной керамики:
Удельный вес, г/см3 2,5—2,56
Объемный вест кг/дм* 2,1—2,3
Пористость, %
тонких изделий 0,3—5
простой керамики 4—10
Предел прочности, кг /см2
при сжатии 300—5000
при растяжении 95—100
при изгибе 260—400
Модуль упругости, кг/мм2 4000—5000
Огнеупорность, °С I5?0—1650
Коэффициент линейного расширения . 4,3-10 6—4,910 6
Теплоемкость (между 17—100°), ккал кг°(] . . 0,185—0,187
Теплопроводность, ккал/м час °С 0,9—1,05
Кислотоупорность, %:
тонких изделий 99,8—95
простой керамики 97—92
Установлено, что окислы, входящие в состав кислотоупорной
керамики, можно по их растворимости в агрессивных жидкостях
расположить в следующий ряд:
CaO > MgO > А12О3 > R2O > Fe2O3 > SiO2
(под R2O подразумевается Na.2O или К2О).
Кислотоупорность керамических материалов в значительной
степени зависит от их пористости, В табл. 27 приведены данные,
характеризующие эту зависимость для метлахских плиток.
Таблица 27
Зависимость кислотоупорности метлахских плиток от пористости
(водопоглощения)
Водопоглощение
%
0,4
0,6
0,7
1,4
1.7
2,2
Кислотоупорность
%
99,2
?8,8
98,8
98,5
98,4
98,3
98,2
Водопоглощени е
%
3,5
4,8
7,6
8,6
9,7
10,2
Кислотоупорность
%
97,1
97,0
93,4
S2.8
92,4
90,4
—
Чтобы улучшить поверхность изделий и обеспечить
наименьшую проницаемость черепка, их покрывают тонким слоем
блестящей стекловидной массы, называемой глазурью.
123
Глазури приготовляют из простых, красных или бурых * глинг
примешивая к ним стеклянный бой, мел, полевой шпат,
железную руду и другие вещества. Некоторые глины, например кон-
стантиновская, после обогащения применяются заводами
кислотоупорной керамики в чистом виде, без всяких добавок.
Глазурь наносят окунанием, малярной кистью или методом
обрызгивания. Глазурью покрывают все химические аппараты,
сосуды, кислотоупорные и канализационные трубы. В этих
изделиях не покрывают глазурью только те места, которые при
обжиге в печи соприкасаются с подом печи или с другими изделиями
(наружная поверхность дна аппарата, кромки труб и т. п.).
Кислотоупорный кирпич, плитки и фасонные камни также не
покрывают глазурью.
Канализационные трубы чаще всего покрывают так
называемой соляной глазурью—хлористым натрием, вносимым
непосредственно в печь во время обжига. В интервале температур
1140—1250° NaCl под действием паров воды и топочных газов,
разлагается на НС1 и Na2O; Na2O осаждается на черепке,
образуя прочную глянцевитую глазурь.
Кислотоупорные керамические изделия, в соответствии с
ГОСТ 473—41, подвергаются испытаниям на кислотоупорность,
водопоглощение, термическую стойкость и на механическую
прочность (предел прочности при сжатии).
Весьма высокого качества керамические изделия можно
получить, вводя в шихту пирофилит (стр. 50). Для понижения
температуры спекания и придания формуемой массе пластических
свойств в шихту, помимо пирофилита, вводят глину и плавни
(углекислый барий, пегматит, полевой шпат и т. п.).
Хорошо формуется и спекается при температуре обжига
1280—1300° шихта следующего состава (в %):
Пирофилит (обожженный и измельченный) .... 67
Глина часов-ярская 25—28
Углекислый барий 8—5
Усадка изделий при сушке и обжиге 8—9%.
Черепок изделий из этих масс имеет следующие
физико-механические свойства:
Водопоглощение, % 0,1—0,08
Предел прочности при сжатии, кг/см2 1500—3000
Кислотоупорность при кипячении, %
в серной кислоте (уд. вес 1,83) 99—99,5
в соляной кислоте (уд. вес 1,21) 100
Щелочеустойчивость в 20%-ном NaOH, %
при кипячении 75
при 20° 100
Термостойкость при перепаде температур с 350
до 20° (число теплосмен) 3—4
124
Если в шихту вместо обожженного вводить необожженный пи-
рофилит, то получаются изделия, имеющие большую пористость
и меньшую химическую стойкость.
Области применения кислотоупорных керамических изделий
весьма разнообразны. Керамические башни, холодильники, ту-
риллы являются основными аппаратами при конденсации
соляной, уксусной, муравьиной и других [кислот. Керамические
башни устанавливаются также для сушки хлора и сернистого
газа. В керамических фильтрах фильтруют всевозможные
растворы солей и кислоты—неорганические и органические.
Керамические трубы и вентиляторы служат для транспортирования
газов, разъедающих черные металлы. Монтежю,
представляющие собой толстостенные керамические баллоны, служат для
подъема жидкостей. Эти аппараты можно делать автоматическими
с применением самозапирающихся керамических клапанов.
Керамические насосы, трубы и краны используются при
перекачивании соляной, азотной, уксусной, муравьиной и^ других
кислот.
Керамические кольца и другие керамические насадки
употребляют в значительных количествах для заполнения
сушильных, абсорбционных башен. Кислотоупорный кирпич,
помимо футеровки башен и резервуаров, применяется для
выкладывания на колосниках нижней решетки в башнях. Широко
распространены аппараты, изготовленные из металла или бетона
и футерованные изнутри различными керамическими
материалами.
Несмотря на то, что в некоторых производствах (где
агрессивными средами являются азотная, соляная и другие кислоты,
различные соли и т. п,) керамическую аппаратуру в настоящее
время заменяют аппаратурой из спецсталей и пластмасс, все
же первое место в ассортименте неметаллических химически
стойких.материалов занимают кислотоупорные керамические изделия.
Простые керамические изделия
Наполнители для башен. Все керамические
наполнители для башен относятся к симметричным насадкам; они
имеют правильную форму и легко могут быть уложены в башне
правильными рядами.
Наиболее распространенной симметричной насадкой
являются керамиковые кольца (рис. 34,Л), техническая
характеристика которых приведена в табл. 28.
Существуют различные модификации цилиндрических колец
и других наполнителей, применяемые для создания большего
эффекта смешения или большей поверхности орошения. На рис.
34, Б показаны цилиндрические кольца с перегородками, а на
рис. 34, В, Г, Д изображены другие типы насадок.
125
Таблица 28
Характеристика цилиндрических колец (по ГОСТ 748—41)
Наружный
диаметр
и высота
мм
25
50
80
100
120
150
Толщина
стенок
мм
4
5
8
10
12
15
Допускаемые
отклонения, мм
по высоте
±1
±2
±2
±3
±4
±5
по
толщине
±1
±2
±з
+2
±2
Теоретический вес
1000 шт.
колец
же
11 ;
88
360
700
1200
2380
Усилие на
раздавливание вдоль
оси цилиндра
не менее
кг
350
1100
3000
4300
6200
11000
Количество
колец в 1 jk1
при укладке
правильными!
рядами
73 600
9200
2270
1150
665
345
Примечание. Водопоглощение колец должно быть не более 5%,
кислотоупорность не ниже 96%. При двукратном охлаждении с 350" до 15—20°
кольца не должны давать трещин. Испытания цилиндрических колец
производятся по ГОСТ 473—41.
-64 М
¦80-
а
в
Рис. 34. Керамические насадки:
А. Обыкновенные керамические кольца.
Б. Керамические кольца с вертикальными перегородками.
В. Призмы. Г. Конусная насадка. Д. Шаровая насадка.
1 6
При укладке фасонной насадки необходимо придерживаться1
следующих правил. Верхняя плоскость колосников, на которую
укладывают насадку, должна быть ровной (отдельные колосники,
не должны выступать выше остальных).
При укладке колец непосредственно на колосниковую
решетку необходимо, чтобы диаметр колец был почти в 2 раза больше
расстояния между кромками колосников. Так как стандартные
кольца имеют максимальный диаметр 150 мм, то при расстоянии
между кромками колосников больше 80 мм на колосники сначала
укладывают решетку из стабильформата (рис. 35,Л) или
кислотоупорного- кирпича (рис. 35, Б).
По А 6
ЯШ1 ЖЖ
в
Рис. 35. Укладка насадки:
А. Укладка стабильформата. Б. Укладка кирпичной насадки. В.*
Укладка цилиндрических колец: 1—поперечный ряд; 2—продольный ряд;
3—колосники; 4—кирпичи.
Если башню заполняют цилиндрическими кольцами, то стабиль-
|к>рмат следует укладывать только в два ряда.
Вместо стабильформата можно уложить два ряда
кислотоупорного кирпича (рис. 35,Б). Нижний ряд кирпичей укладывают на
колосники 3, а на нижний ряд укладывают подобным же образом,
но в поперечном направлении, второй ряд и на него цилиндриче-
;кие кольца.
Кольца для нижних слоев, несущих максимальную нагрузку,
нужно отбирать с особой тщательностью. Они должны быть
правильной формы и хорошо обожженными. Кольца укладывают
з шахматном порядке, плотно одно, к другому. Второй ряд колец
укладывают таким образом, чтобы каждое кольцо верхнего ряда
12Г
опиралось на три кольца нижнего ряда. Укладка колец первых
двух рядов показана на рис. 35,В. Подобным же образом
укладывают и следующие ряды.
Работы по укладке фасонной насадки в башню ведут в такой
последовательности: закрывают нижние колосники досками и
производят футеровку башен на 1,5 ж высоты; после этого
снимают доски и укладываот насадку на ту же высоту. Подобным
образом загружают всю башню.
Если необходимо отфутеровать сразу
всю башню, то при небольшом диаметре
башни футеровку производят с лесов или с
площадки, подвешенной на тросе и
заклиненной между футерованными стенками
башни, как это показано на рис. 36. По
окончании футеровки площадку убирают
и заполняют башню кольцами.
Кольца со склада к месту загрузки
следует доставлять в ящиках. Подвезенные
ящики с кольцами устанавливают на
платфэрму, которую лебедкой поднимают
вверх и опускают внутрь башни. В
каждый ящик укладывают, в зависимости от
их размера, от 20 до 400 колец. Число
ящиков, поднимаемых за 1 раз
лебедкой, зависит от ее грузоподъемности и
колеблется в пределах 8—20 шт. Во избежание несчастных
случаев ящики с кольцами следует опускать в коробе, сколоченном
из досок, доходящем почти до уровня заполнения башни. По
мере заполнения башни короб укорачивают.
Футеровочные керамические матери а-
л ы. В зависимости от назначения, конструкции и размеров
аппаратов их футеровка производится кислотоупорным
кирпичом, керамическими плитками и фасонными кислотоупорными
и огнеупорными камнями.
Кислотоупорный кирпич. Размеры (в мм)
выпускаемого кислотоупорного кирпича различных видов
приведены ниже:
Рис. 36. Подвесная
площадка для
футеровки башни:
1—футерованные стены;
2—площадка; 3—клинья.
Длина Ширина Толщина
Прямой кирпич
Клин торцовый двухсторонний
Клин ребровый двухсторонний
230
230
230
ИЗ
113
113
65
65X55
65X55
В зависимости от физико-механических свойств, допусков и
внешнего вида выпускаемый кислотоупорный кирпич
подразделяется на три сорта:
128
I сорт II сорт III сорт
Допускаемые отклонения размеров, мм
по длине -f5 +6 +8
по ширине -j-3 -j-3 +4
по толщине +2 -4-2 +3
Кривизна (стрела прогиба) не более, мм 2 3 4
Кислотоупорность не менее, %. . . . 96 94 92
Водопоглощение не более, % .... 8 10 12
Предел прочности при сжатии не менее,
кг/см2 250 200 150
Термостойкость (число теплосмен) не менее 2 2 2
Технические условия и правила приемки кислотоупорного
кирпича должны соответствовать ГОСТ 474—41, а методы
испытания—ГОСТ 473—41.
Керамические (метлахские) плитки.
Плитки, изготовляемые прессованием и обожженные до спекания,
известны под названием метлахских плиток; их прессуют под
давлением 250—300 ати на гидравлических прессах. Метлахские
плитки применяют не только для выстилки полов, но и в
большом количестве для футеровки химической аппаратуры; для
футеровки наиболее удобны плитки квадратной и прямоугольной
формы.
Метлахские плитки (ОСТ 10556—40) изготовляют
следующих типов и размеров (в мм):
1) квадратные 50x50x10; 70x70x10; 100x100x10;
150X150X13; 170x170x17 мм;
2) прямоугольные: 50x25x10; 70x35x10; 100x50x10;
150X75X13; 170X85X17 мм;
3) шестигранные: стороны 57,5 и 86,5 мм\ толщина 10 и 13 мм;
4) восьмигранные: стороны 50 и 70 мм; толщина 13 и 17 мм.
По качественным показателям плитки разделяют на два
класса (А и Б) и три сорта.
Допускаемые отклонения в размерах плиток (в мм):
I сорт II сорт III сорт
По длине, не более .... ±1 ±2 ±2
По толщине, не более ... ±1,5 ±1,5 ±2
Водопоглощение метлахских плиток не должно превышать
2% для класса Аи 4% Для класса Б. Потеря веса при испытании
на истираемость не должна быть больше 0,15 г/см2 для плиток
класса Аи не более 0,3 г/см2 для плиток класса Б.
9 Поляков 129
При испытании на сопротивление удару плитка толщиной
10 мм должна выдерживать не менее 5, толщиной 13 мм—не
менее 9 и толщиной 17 мм—не менее 16 ударов стального шарика
весом 112 г, который падает с увеличивающейся с каждым разом
на 25 мм высоты, начиная с 125 мм.
В стандарте на метлахские плитки отсутствуют требования
к кислотоупорности и термической устойчивости. Поэтому,
в зависимости от условий работы метлахских плиток в качестве
футеровочного материала, всегда следует предварительно
определять один или оба указанных показателя.
Как это видно из табл. 27, метлахские плитки с небольшой
пористостью (водопоглощением) обычно обладают высокой
кислотоупорностью.
Керамические кислотоупорные плитки
для футеровки аппаратуры. Фасонные плитки
для футеровки аппаратуры обычно формуют вручную;
прямоугольные плитки фэрмуют вручную и на фрикционных прессах.
Плитки, выпускаемые в СССР, в зависимости от внешнего
вида и физико-химических показателей, разделяются на два
класса (К и ТК) и два сорта (табл. 29).
Таблица 29
Характеристика керамических кислотоупорных плиток (ГОСТ 961—41)
Показатели
Водопоглощение не более, % . . .
Термостойкость (число теплосмен)
не менее .#*.»..
Кислотоупорность не менее:
для плиток толщиной до 17 мм
» » > более 17 мм
Предел прочности при сжатии не ме-
Отклонение от размеров, %:
для плиток размером более
100 мм
» » менее 100 мм
Класс К
I сорт
5
2
98
97
250
+ 2
1
II сорт
7
2
96
95
200
+ 3
2
Класс ТК*
I сорт
8
5
—
97
250
±2
1
II сорт
10
5
—
94
200
±3
2
• Плитки для целлюлозной промышленности по ГОСТ 5532—50 должны иметь
кислотоупорность не менее 97%, водопоглощение не более 6%, термостойкость не
менее 10 теплосмен.
Плитки класса К как более кислотоупорные, но менее
термически устойчивые, применяют для облицовки аппаратуры, ра-
130
ботающеи в условиях сильно агрессивной среды без резких
температурных перепадов.
Плитки термостойкие и кислотоупорные класса ТК
предназначаются для футеровки аппаратов, заполняемых жидкостями
с невысокой кислотностью, но работающих при высокой
температуре и резких ее перепадах (например, аппаратура целлюлозной
бумажной и лесохимической промышленности). Стандартные
керамические плитки выпускаются квадратные, прямоугольные,
в виде равнобокой трапеции и имеют следующие размеры (в мм):
Квадратные плитки
50х 50x10 150X150X13
100X100X20 175X175X30
ЮОхЮОхЮ 175X175X17
150x150x25 200X200X30
Прямоугольные плитки
50X100x20 75X150X13
50X100X10 100x200x30
75X150X25
В форме равнобокой трапеций с боковыми
сторонами 175 мм
Нижнее основание Верхнее основание
175 173, 170, 165, 160, 155, 150
150 145, 140, 135, 125
135 120,.N5, ПО, 105, 100, 90, 80
Плитки в виде трапеции применяют для футеровки конусных,
шарообразных и кривых поверхностей.
Приемка плиток производится по ГОСТ 961—41, а испытания—
по ГОСТ 473—41.
Фасонные кислотоупорные камни. Эти
камни применяют для футеровки промывных, сушильных,
продукционных и абсорбционных башен в сернокислотной и других
отраслях химической промышленности. Число типов и размеров
камней, требуемых для футеровки одной только башни,
составляет в среднем 40—60. Такое многообразие затрудняет
стандартизацию фасонных камней, и потому их изготовляют почти
исключительно по чертежам заказчика.
Ввиду отсутствия стандарта на футеровочные фасонные
камни необходимо привести главнейшие технические условия,
которые рекомендуется предъявлять при заказе на эти камни.
Камни должны быть хорошо обожжены и при ударе стальным
молотком издавать чистый, недребезжащий звук. Размеры
камней должны соответствовать чертежам; допускаются отклонения
не более ±2%. Кривизна при длине стороны до 400 мм
допускается в 2,5 мм, а при длине до 600 мм—в 4 мм.
В изломе камней не должно быть раковин, пустот, крупных
9* 131
включений и трещин. Допускаются лишь отдельные посечки (но
не трещины) шириной до 0,5 мм и длиной до 10 мм.
к<» Водопоглощение не должно превышать 5%. Лишь для тек
камней, от которых требуется термостойкость (для колосниковых
решэток первых башен в производстве серной кислоты и др.)»
допускается водопоглощение до 7%. Кислотоупорность не ниже
95%. Предел прочности при сжатии не менее 250 кг/см2.
Фильтровальные плитки. Фильтровальные
плитки изготовляют обжигом шихты, состоящей из измельченного
фарфора и кислотоупорной глины. Они предназначаются для
фильтрования агрессивных растворов и суспензий. Выпускаются
квадратные плитки размерами 250x250x46 мм; плитки других
размеров—по согласованию заказчика с заводом-изготовителем.
Фильтрующая способность плиток зависит от
гранулометрического состава измельченного фарфора. Чем больше размер
зерен, тем выше флльгрующая способность плиток, но
одновременно тем ниже их механическая прочность. Фильтрующая
способность выпускаемых плиток колеблется в пределах
1—400 ж3/ж2 час пои разрежении под плитками в 100 мм рт. ст.
Согласно ТУ МХП 1600—47 плитки должны иметь четко
очерченные углы и грани и прямые ребра. На поверхности плиток не
должно быть местных впадин, выбоин, выпуклостей и трещин.
Черепок плиток должен иметь однородное строение и
кислотоупорность в 50%-ной серной кислоте не ниже 97% и в 90%-ной—
не ниже 92%.
Данные о фильтрующей способности и механической прочности
плиток приведены в табл. 30,
Таблица 30
Свойства фильтровальных плиток
Фильтрующая
спогоб-
ность
лР/м1 час
воды при
разрежении
100 мм рт. ст.
1
5
10
20
30
40
50
60
70
Предел
прочности при
растяжении
кг/см*
35
35
30
20
20
20
20
20
18
Вес одной
ПЛИТКИ
кг
4,3
4,3
4,2
4,25
3,0
3,95
3,95
3,8
3,55
Фильтрующая
способность
м '¦jm1 час
воды при
разрежении
100 мм рт. ст.
80
90
100
150
200
250
300
350
400
Предел
прочности при
растяжении
кг/см*
18
18
18
18
15
10
10
10
10
Вес одной
ПЛИТКИ
кг
3.6
3,7
3,75
3,7
3,7
3,7
3,7
3,8
3,8
Примечание: Нумерация сортов производится соответственно цифре,
характеризующей фильтрующую способность плиток.
132
Керамические канализационные трубы.
Керамические канализационные трубы применяются для
транспортирования отбросных жидкостей и сточных вод, содержащих
кислоты, щелочи и другие агрессивные вещества.
Выпускают трубы двух сортов. Водопоглощение труб I сорта
не должно превышать 9% и II сорта—не более 11%.
Кислотоупорность черепка обоих сортов должна быть не ниже 85%.
Трубы всех диаметров должны выдерживать гидравлическое
давление не менее 2 ати.
Внутренний диаметр выпускаемых труб 125, 150, 200, 250,
300, 350, 400, 450, 500, 550 и 600 мм; длина труб 0,8 и 1 м. Трубы
снабжают соответствующими отводами, тройниками,
крестовинами и переходами. Приемку труб производят по ГОСТ 288—41,
а испытание—по ГОСТ 473—41.
Полутонкие и тонкие керамические изделия
По физико-механическим свойствам и внешнему виду черепка
керамические изделия делятся на два сорта (ГОСТ 473—41):
I сорт II сорт
Кислотоупорность, % 98 97
Водопоглощение, %:
труб 3 ' 5
змеевиков 3 3
остальной аппаратуры 3 6
Термостойкость (число теплосмен) 2 1
Предел прочности при сжатии не менее, кг/см2 400 300
Испытательное гидравлическое давление, ати:
труб 4 3
кранов . 3 1
Испытательное гидравлическое давление для монтежю в
зависимости от их емкости принимается от 2 до 4,5 ати.
Водопроницаемость стенок аппаратов, работающих при нормальном
давлении, определяется наливом водой. Испытания производят по
ГОСТ 473—41.
Трубы и краны. В табл. 31 приведены размеры
стандартных труб—раструбных (рис. 37,Л) и с коническими
фланцами (рис. 37,?).
Трубы большого диаметра (до 500 мм) с плоскими и
коническими фланцами изготовляют по специальным заказам.
Концы раструбных труб и деталей, а также внутреннюю
поверхность муфт делают гладкими или же с нарезкой; соединение
труб с нарезкой получается более плотным. Торцовые
поверхности у труб с коническими фланцами пришлифовывают; в них
делают 1—2 кольцевых паза.
133
Таблица 31
Обозначения на
рисунке
Ь'
D'
а'
b
D
а
с
L
25
8
55
35
10
65
30
10
30
8
60
40
10
70
30
10
Размеры керамических труб (по
40
8
75
40
12
90
45
10
50
10
95
50
15
НО
45
10
От
65
10
100
60
, 15
125
45
10
300 }
Внутренний диаметр
80
10
120
60
18
150
53
10
100
12
145
60
18
170
53
15
125
12
170
60
20
205
60
15
150
12
195
60
20
230
60
15
• рис.
• d, м
175
12
220
60
20
270
75
20
37)
лс
200
13
250
60
25
300
75
20
Ю 1000 мм с интервалами по
225
13
275
60
25
325
75
20
100
250
13
305
60
25
350
75
20
мм
27 5
15
335
60
27
375
75
20
300
15
360
60
27
405
75
20
Рис. 37. Керамические трубы:
А. Раструбные трубы. Б. Трубы
с коническими фланцами.
Помимо труб, изготовляют
следующие детали: тройники, отводы,
переходы, дуги, перекидки,
шиберы, отключатели газа, фонари и т. п.
Очень удобны зетовые трубы
(рис. 38), так как при их монтаже
Рис. 38. Зетовые трубы.
можно значительно уменьшить число фасонных деталей и
стыковых соединений.
Технические условия и порядок приемки труб и деталей к ним
приводятся в ГОСТ 581—41.
Керамические краны по форме и способам соединения с
аппаратами и трубопроводами подразделяются на три группы
(рис. 39).
1) спускные—с коническими фланцами, с нарезанными или
гладкими концами (рис. 39,Л).
134
2) проходные—брусковые и вставные с коническими фланцами,
с нарезанными или гладкими концами (рис. 39, Б и В).
3) трехходовые—с нарезанными или гладкими концами, с
коническими фланцами (рис. 39, Г).
Краны для труб, приведенных в табл. 31, выпускаются
диаметром до 150 мму а также диаметром 10 и 15 мм.
Технические условия и Порядок приемки кранов
предусмотрены ГОСТ 733—41.
в
г
Рис. 39. Керамические краны:
А—спускной кран с гладким концом (а—конец крана с
коническим фланцем). Б—брусковый проходной кран.
В—проходной кран с коническими фланцами. Г—трехходовой кран с
с гладкими концами.
Монтаж керамических коммуникаций.
Горизонтальные трубопроводы располагают на специальных
площадках; каждую трубу укладывают на 2—3 деревянных
подкладках для того, чтобы фланцы или муфты не опирались на площадку.
Для удобства укладки труб верхнюю поверхность подкладок
вырезают соответственно радиусу трубы. Трубопровод укладывают
строго по прямой линии, без всяких местных перегибов, с
небольшим уклоном в одну сторону.
Вертикальные трубопроводы в зависимости от их размеров
крепят в клетках, к стойкам или же подвешивают на железных
хомутах к площадкам, колоннам, стенкам и т. п.
135
Клетки делаются металлические или деревянные с
площадками через каждые 1,75—2,5 м.
Раструбные соединения заделывают битумными
композициями (стр. 340) или глино-смоляной замазкой*.
ЛоА-В
Рис. 40. Соединение труб с помощью металлических фланцев:
А. Фланцы для соединения труб с коническими концами: 1—фланец; 2—приливы
для соединения двух половин фланца; з—болты; 4—отверстия для болтов,
скрепляющих трубы.
Б. Соединение труб. 5—трубы; 6—прокладки; 7—фланцы.
В конденсационных установках, работающих при разрежении
или под давлением, раструбы труб первоначально заделывают
шнуровым асбестом, затем замазкой или кислотоупорным
цементом или же последовательно тем и другим.
Для соединения труб
4 с коническими концами
применяют металлические
фланцы, изображенные на
рис. 40,Л. Каждый фланец
/ состоит из двух половин t
которые соединяют в одно
кольцо болтами 3,
вставляемыми в приливы 2. На
каждый конец трубы
надевают по одному фланцу
и соединяют трубы,
затягивая болты, вставленные
LJJ
\5
/
7
1, 2—трубы; 3—фланцы,- 4—Промежуточные
кольца; 5—стяжные болты.
Рис. 41.Соединение трубе промежуточными
кольцами:
в отверстия 4; такое
соединение труб показано на
_ рис. 40, Б.
При соединении труб между собой и аппаратов с трубами
часто получается небольшой зазор между бортами фланцев.
* Для приготовления глино-смоляной замазки тонко измолотую
огнеупорную глину смешивают с густой каменноугольной смолой до образования
однородной пластичной массы, что достигается расколачиванием массы'
деревянной колотушкой. Перед употреблением замазку немного подогревают,
а затем тупым долотом забивают в стыки.
136
В этом случае между фланцами вставляют плоские, а иногда
и клинообразные промежуточные керамические кольца. Такое
соединение показано на рис. 41.
В качестве прокладок обычно применяют кислотостойкий асбест
и значительно реже резину. Асбестовые прокладки необходимо
пропитывать подогретым жидким стеклом, чистым или смешанным
с наполнителем. Хорошим прокладочным материалом является
асбест, пропитанный смоляными составами (битумы, смолы,
парафин и их смеси). Заготовленные прокладки для лучшей
пропитки нужно погружать на 5—7 мин. в смоляной состав,
нагретый почти до кипения, и в горячем состоянии класть наместо.
Хорошим пропитывающим составом для прокладок в
трубопроводах для серной кислоты является олифа.
3-0
Рис. 42. Проходные краны:
А. Брусковый кран. Б. Кран с коническими фланцами. 1—фланцы;
2—скобы; 3—винты; 4—Оолты; 5—защитная гильза.
Для установки прокладок фланцевое соединение тщательно
очищают. При затягивании гаек болтов нельзя допускать
перекосов фланцев. Затягивать гайки надо плавно и равномерно.
Каждую пару противоположных болтов необходимо крепить не
меньше 3—4 раз.
При установке кранов нужно соблюдать особую осторожность,
так как при неумелом обращении с краном можно повредить не
только сам кран, но и аппарат, к которому его присоединяют.
На рис. 42 изображены в собранном виде брусковый кран и
проходной кран с коническими фланцами.
На рис. 43 показаны в собранном виде краны с нарезкой.
При установке спускного крана (рис. 43,Л) навертывают на его
резьбу асбестовые нити, смоченные в жидком стекле или олифе.
Зазор между телом крана и штуцером аппарата заделывают
таким же способом, как и раструбы труб.
137
Проходные краны, устанавливаемые на свинцовых
трубопроводах, первоначально заделывают в свинцовые мундштуки (рис.
43,/>). Посадку мундштуков на краны производят на свинцовом
сурике, густо замешанном на олифе.
Рис. 43. Краны с нарезкой:
А. Спускной кран. Б. Проходной кран. 1—свинцовый мундштук;
2—суриковая набивка.
Рис. 44. Туриллы и баллоны.
Баллоны, туриллы и монтежю. Емкость и
основные размеры изготовляемых турилл и баллонов (рис. 44)
приведены в табл. 32.
Таблица 32
Основные размеры (в мм) керамических турилл и баллонов (по рис. 44)
Обозначения на
рисунке
D
d
Н
Емкость, л
50
450
225
585
100
560
280
720
150
630
320
835
200
700
350
920
300
800
390
1070
400
, 875
440
1160
500
960
480
1230
138
Расположение, число и форма патрубков определяются по
указанию заказчика, но в соответствии с размерами труб,
приведенными в табл. 31.
Горизонтальные туриллы, орошаемые с наружной поверхности
водой, показаны на рис. 45. Газы поступают в туриллу через один
из верхних патрубков и выходят через другой. Абсорбирующая
.жидкость поступает через штуцер 1
и выходит через штуцер 2.
Благодаря наличию выступа 3 кислота
проходит вдоль всей туриллы и
переливается тонким слоем по
выпуклой поверхности во вторую ее
половину. Отечественные заводы
выпускают двугорлые туриллы
емкостью 40, 135 и 175 л и трехгорлые—
«мкостью 200 и 400 л.
Рис. 45. Горизонтальные туриллы:
1*2—входной и выходной штуцеры для
абсорбирующей жидкости; з—выступ; 4—штуцеры для
входа н выхода газа.
Рис. 46. Керамический мои-
тежю:
1, 2, 3—штуцеры; 4—напорная
труба; 5—деталь для отвода
воздуха при наполнении монтежю,
присоединяемая к напорной трубе4.
Ниже приведены емкость изготавливаемых монтежю и
гидравлическое давление, на которое они испытываются:
Емкость, л .
Давление, ати
100
4
200
3,5
400
3,0
750
2,5
Технические условия и правила приемки турилл и баллонов
установлены ГОСТ 751—41, для горизонтальных турилл—ГОСТ
749—41 и для монтежю (по рис. 46)—ГОСТ 734—41.
Керамические башни. При сборке керамических
башен на фундамент устанавливают нижнюю царгу (рис. 47),
а на нее 4—9 средних царг. Затем устанавливают верхнюю царгу,
закрываемую распределительной плитой и крышкой (размеры
царг см. табл. 33).
139
Таблица 33
Размеры царг керамических башен (по рис. 47)
Обозначения на
рисунке
Размеры, мм
D
Dx
D \
(
н 1
6
Диаметр
спускного крана
(рис. 39,Л)
300
370
240
100
—
500
1000
20
10
400
480
340
1С0
—
500
1000
20
10
500
600
440
150
200
500
1000
20
15
600
710
540
150
200
500
1000
20
15
700
815
600
200
300
800
1000
40
20
800
935
700
200
300
800
юсо
40
20
9С0
1040
800
200
300
800
1000
40
25
1000
1150
900
300
400
1000
—
40
25
1200
1370
1100
300
400
1С00
—
40
30
Если газ отводят из башен через штуцер в царге В, то он не
проходит через распределительную плиту, если же газ отводят
Г
В,
D
-Л
УТЛ У\
в
Д
Рис. 47. Детали керамических башен:
А. Нижняя царга. Б. Средняя царга. В. Верхняя царга. Г. Распределительная плита,
Д. Решетка. Е. Крышки.
через крышку башни и он проходит через эту плиту, то царгу В
не устанавливают. Решетки Д, на которых покоится насадка,,
устанавливают на приливах в царгах Б,
140
В собранной башне давление от царг, насадки и отдельных
деталей передается нижней царге, вследствие чего последняя часто
лопается. Чтобы избежать этого, мы рекомендуем вокруг башни
устанавливать каркас в виде четырех стоек, связанных друг с
другом поперечными брусьями; в этом случае каждая царга
башни опирается своими раструбами на поперечные брусья или на
положенные на брусья доски, и следовательно, нижняя царга
разгружается. Все же трещины могут образовываться и от других
причин (изменение температуры, удар и т. п.). Если трещины
появились в верхних царгах, то можно, не останавливая работу
башни, наложить 2—3 листа смоченного жидким стеклом асбеста
и стянуть поврежденную царгу металлическими бандажами. При
образовании трещины в нижней царге ее приходится менять,
так как трещина обычно распространяется на дно башни и
вытекающая кислота начинает разрушать фундамент.
Рис. 48. Установка нижней части башни:
А—Дно выполнено в виде таза: 1—таз; 2—бруски. Б—Дно
башни—каменная чаша; 3—чаша из кислотоупорного камня; 4—нижняя царга;
5—отверстие для стока кислоты; б—уплотнение.
Разборки всей башни при лопнувшей царге можно избежать,
если дно башни выполнить в виде таза, как показано на рис. 48,Л.
Нижняя царга не имеет дна и нижней кромкой устанавливается
в раструб таза. В этом случае все царги, в том числе и нижняя,
должны опираться раструбами на поперечные брусья каркаса.
При необходимости сменить таз или нижнюю царгу вынимают
бруски 2, опускают таз 1 на фундамент и выдвигают его из-под
башни. При смене нижней царги убирают поперечные брусья
каркаса, на которые она опирается, опускают царгу вниз и
снимают ее. Установка новой царги и таза производится в обратном
порядке.
Нижнюю царгу, не имеющую дна, можно устанавливать не
в таз, а на камень, вытесанный из природного кислотоупорного
материала в виде чаши с бортом (рис. 48,Б).Такая конструкция
хорошо оправдала себя на практике.
Раструбы царг уплотняют так же, как раструбы у
керамических труб.
Технические условия и правила приемки для деталей
керамических башен установлены ГОСТ 732—41.
141
Рис. 49. Керамический змее-
виковый погружной
холодильник:
1—труба; 2—приливы на
каркасе; 3—каркас; 4—отверстия
в каркасе для циркуляции
охлаждающей воды;
ь—деревянный резервуар.
Керамические
Керамические
холодильники. По конструкции
керамические холодильники
подразделяются на змеевиковые и трубчатые.
Змеевиковые холодильники
относятся к типу погружных и
изготовляются из цельнотянутых труб,
которые укрепляются на керамических
каркасах (рис. 49). Змеевиковые
холодильники бывают однотрубные и
двухтрубные; первые имеют одну
керамическую спираль, а вторые—
две спирали. Кроме того, змеевиковые
холодильники подразделяются на
вертикальные и горизонтальные; в
вертикальных холодильниках
спираль расположена по винтовой
линии (см. рис. 49), а в
горизонтальных—в одной горизонтальной
плоскости. Соединение холодильников
с коммуникациями может быть
муфтовое и фланцевое.
Характеристика змеевиковых
холодильников, изготовляемых
отечественными заводами, приведена в
табл. 34.
Таблица 34
змеевиковые холодильники
Тип
холодильника
Вертикальные
однотрубные . .
Вертикальные
двухтрубные . .
Горизонтальные
однотрубные
Число
витков в
однсй
спирали
8,5
6,5
8,5
6,5
6,5
7,5
5,5
Внутренний
диаметр труб
мм
25
25
50
50
80
30
50
Общая
длина
труб
м
9,9
7,6
23,8
18,2
22,3
23,5
10,7
Поверхность
охлаждения
0,7
0,5
3,7
2,9
5,6
2,2
1,7
1
Размеры, мм.
А
400
400
950
950
1150
600
Б
645
525
1170
950
1325
910
(по рис. 49)
В
360
360
880
880
1048
440
И
550
Диаметр спирали
г
265
265
690
690
800
280
1080
142
Технические условия и правила приемки змеевиковых
холодильников I и II сортов установлены ГОСТ 750—41.
Трубчатые керамические холодильники вертикального типа
собирают из раструбных труб, соединяемых вверху перекидными,
а внизу муфтовыми коленами; для спуска конденсирующейся
жидкости в коленах сделаны штуцеры. Холодильники
охлаждаются воздухом и применяются обычно для охлаждения газов
(см. рис. 57,Б).
Вертикальные трубчатые холодильники можно собирать
также из S-образных труб; так выполняются холодильники
оросительного типа, применяемые чаще всего для конденсации паров
(см. рис. 57,Л).
Рис. 50. Эмульсер и инжектор:
А. Эмульсер. 1—патрубок для подвода жидкости;
2—патрубок, присоединенный к напорному кислотойроводу;
3—патрубок для подачи сжатого воздуха.
Б. Инжектор.*—корпус; 5—-конус; б—патрубок для подвода
жидкости; 7—патрубок для нагнетания жидкости.
Керамические эмульсер ы, инжекторы и
насосы. Для перекачивания агрессивных жидкостей в
случаях, когда трудно установить насосы, применяют эмульсеры и
инжекторы. Действие эмульсера основано на понижении
удельного веса жидкости вводимым в нее воздухом.
На рис. 50,А представлен эмульсер эжекторного типа.
Жидкость из резервуара подводится по трубе в патрубок 1, а сжатый
воздух—в патрубок 3. Напорная труба вставляется в патрубок 2.
Эмульсер очень удобен и надежен в работе для подъема
небольших количеств жидкости.
Инжектор (рис. 50, Б) состоит из двух основных деталей:
корпуса 4 и сопла (конуса) 5, вставленного в корпус 4. Жидкость
засасывается через патрубок 6, нагнетательная труба
присоединяется к патрубку 7, пар поступает в сопло 5.
Основные размеры и производительность инжекторов (при
давлении пара 6 ати и высоте напора 10 м) приведены в табл. 35.
143
Таблица 35
Керамические инжекторы
Внутренний
трубы для ввода и вывода
кислоты
20
30
40
50
60
диаметр, мм
труба для ввода пара
15
20
25
30
40
Производительность
м^/час
1.0
1,4
2,0
3,5
7,0
Керамические кислотоупорные насосы делятся на поршневые
и центробежные.
Поршневые насосы из керамики изготовляют только простого
действия, вертикальные. Эти насосы часто соединяют по два на
одной раме. Все детали насоса, соприкасающиеся с жидкостью:
корпус, поршень, сальники и др.,—керамические, а клапаны—
керамические или резиновые шары с металлической сердцевиной.
Насосы приводятся в действие от электродвигателя через ремен^
ную передачу и делают 40—50 об мин. Производительность
керамических насосов от 1—10 м3/час; высота напора 15 м.
В центробежных насосах детали, соприкасающиеся с
жидкостями (корпус, крышка и рабочее колесо), делают керамическими.
На стальной вал рабочего колеса со стороны сальника насаживают
керамическую втулку. Корпус и крышка насоса помещены в
металлический разъемный кожух (броню).
Изготовляются центробежные насосы с диаметром крыльчатки
185, 200 и 300 мм и всасываюдими нагнетательными штуцерами
диаметром соответственно 25, 37 и 50 мм.
Керамические эксгаустеры. Эксгаустеры
(вентиляторы) типа УН и типа ГН отличаются друг от друга только
подводом гада; в эксгаустере типа УН газ поступает во
всасывающий патрубок, расположенный над корпусом, а в эксгаустере
типа ГН—в патрубок, помещенный в нижней части корпуса.
Таблица 36
Керамические эксгаустеры типа УН н ГН
Ироизводи-
телмюсть
м^/час
1200
2400
4800
7200
Напор
мм вод. ст.
80
по
170
200
Мощность
электродвигателя
кет
1,2
3,5
4,5
7,5
Диаметр
всасыв. и
нагнет,
штуцеров
мм
100
150
200
300
Габариты, мм
ширина
650
800
1400
1S00
длина
?00
1000
1125
1500
высота
700
1115
1550
1800
144
В табл. 36 приведены характеристики керамических
эксгаустеров, работающих со скоростью 1450 об/мин.
Керамические ванны, сосуды, фильтры
и другие аппараты. Для травления и обезжиривания
металлов и промывки их после травления, а также для
приготовления сильно корродирующих растворов и кристаллизации
солей изготовляют керамические ванны емкостью до 1000 л
(ГОСТ 736—41). В зависимости от емкости внутренние размеры
ванн колеблются по длине от 250 до 1000 мм, по ширине от 200
до 850 мм и по высоте от 200 до 1250 мм.
Керамические сосуды для хранения и транспортирования
кислот изготовляют емкостью 5—2000 л различной формы, в
зависимости от требований заказчика. Стандарт (ГОСТ 735—41)
установлен только для цилиндрических и конических сосудов
емкостью 5—1000 л.
Помимо описанной стандартной аппаратуры, до чертежам
заказчика изготовляют следующие нестандартные керамические
аппараты: шаровые мельницы емкостью 20—260 л; аппараты с
мешалками емкостью 50—500 л; мерники емкостью 50—600 л;
выпарные котлы емкостью 25—600 л; вакуум-котлы емкостью
40—500 л; нутч-фильтры емкостью в верхней части 30—250 л
и в нижней части 50—500 л; кюветы шириной 400—1000 мм,
длиной 500—1100 мм и глубиной 200 мм; сосуды емкостью свыше
2000 л.
2. ФАРФОРОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Фарфор представляет собой керамический материал с
плотным, спекшимся, просвечивающим в тонких слоях и не
впитывающим воды черепком. По составу исходных материалов и
температуре обжига различают два сорта фарфора—твердый и
мягкий.
Твердый фарфор содержит 45—60% каолина и примерно
равные количества полевого шпата и кварца. Температура спекания
твердого фарфора колеблется в пределах от 1320 до 1450°.
Мягкий фарфор содержит до 40% каолина и 60% кварца с
различными плавнями и спекается при температуре до 1200°. Малая
механическая прочность и чувствительность мягкого фарфора
к резким переменам температуры не позволяют использовать
его в технике. Он широко применяется для изготовления
художественных изделий, сервизов и т. п.
Изделия из фарфоровой массы подвергают двукратному
обжигу. Первый обжиг производят при 800°, после чего изделие
покрывают глазурью и вторично обжигают при температуре
около 1400°.
Твердый фарфор мало восприимчив к переменам температуры,
и поэтому изготовленные из него сосуды, наполненные жидкостью,
выдерживают нагревание на открытом огне.
Ю Поляков 145
Черепок изделий из твердого фарфора имеет следующие
физико-механические свойства:
Удельный вес, г/см3 2,3—2,5
Объемный вес, кг/дм3 2,2—2,4
Водопоглощение, % 0,5
Твердость (по шкале минералов) 7
Предел прочности, кг/см2:
при сжатии 4500—5500
при растяжении 400—520
при изгибе 700—900
Удельная ударная вязкость, кг-см/см2 .... 2—2,3
Модуль упругости, кг /мм2 6000—800С
Линейный коэффициент расширения (в пределах
20—100°) 2,5-10—6—4-5-10—6
Теплоемкость (в пределах 20—100°) ккал/кг °С . 0,20—0,25
Теплопроводность, кал/см сек °С 0,0019—0,0024
Температура размягчения, °С 1530
Объемное электрическое сопротивление
при 20°, ом-см 1014—1015
Электрическая прочность, кв/мм 5—10
Применение фарфоровых изделий
Благодаря высокой кислотоупорности и термостойкости
фарфора изделия из него (посуда и оборудование) являются почти
незаменимыми для каждой лаборатории.
В виде простых деталей и аппаратуры кислотоупорные
изделия из фарфора применяют при производстве химически чистых
кислот и солей, химико-фармацевтических препаратов, в
пищевой промышленности, а также при размоле различных масс
(глазури, эмали т. п.), где необходимо, чтобы размалываемое вещество
не соприкасалось с железными частями и не засорялось ими.
В качестве футеровочных материалов применяют фарфоровые
плитки. Размер квадратных плиток 100x100x10 мм\
шестигранных 115x100x10 мм и половинок шестигранных плиток 115Х
X 50x10 мм. В качестве вяжущих составов при укладке
фарфоровых плиток применяют обычные кислотоупорные цементы или
цементы, в которых наполнителем является тот же измельченный
фарфор.
Для футеровки шаровых мельниц употреОляют клиновой
фарфоровый кирпич. Такие мельницы устанавливают для сухого и
мокрого помола разнообразных материалов—сырья для эмали
и глазури, красок, графита и т. п.
Фарфоровые цилиндрические кольца для насадки башен
изготовляют таких же размеров, как и описанные выше
керамические кольца. Фарфоровые наполнители (кольца и стабильформат)
широко применяют в качестве насадки аппаратов в производстве
химически чистых кислот. Фарфор—единственный материал, из
146
которого изготовляют детали к полочному аппарату для
концентрирования серной кислоты.
Большая усадка, претерпеваемая фарфором при обжиге,
ограничивает размеры изготовляемых из него аппаратов.
Фарфор можно шлифовать, что особенно важно, так как в ряде
случаев, например при производстве и хранении
высокопроцентной перекиси водорода при соединении деталей аппаратов, не
допускается применение цементов, замазок и прокладок;
шлифованные фарфоровые поверхности дают герметичность без применения
этих уплотняющих материалов.
Из фарфора изготовляют аппараты самых разнообразных
типов: нутч- и друк-фильтры, вакуум-аппараты, выпарные котлы
и чаши, травильные ванны и сосуды, туриллы, сосуды для
возгонки иода, краны, змеевики, инжекторы, детали насосов и т. п.
По назначению и по форме фарфоровые аппараты почти
тождественны описанным выше керамическим аппаратам и отличаются
от них лишь меньшими размерами.
3. ШАМОТНЫЕ ОГНЕУПОРНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Шамотные огнеупорные изделия изготовляют путем обжига
смеси из огнеупорных глины и шамота; изделия эти содержат
не менее 30% (А12О3+ТЮ2), причем ТЮ2—не более 2%.
Огнеупорный шамотный кирпич и фасонные камни применяют
для футеровки аппаратов, работающих в агрессивных средах при
высокой температуре. К этим аппаратам относятся печи и пыле-
очистительные камеры в производствах серной и соляной кислот,
фосфора и др. Для футеровки аппаратов, заполненных жидкими
агрессивными средами, шамотные огнеупорные изделия можно
применять только после пропитки их кислотоупорными составами.
Шамотный кирпич (как и все шамотные, изделия), в
зависимости от огнеупорности, делится на четыре класса: О, А, Б и В.
Огнеупорность изделия класса О не ниже 1750°, класса А—не
ниже 1730°, класса Б—не ниже 1670° и класса В—не ниже 1580°.
По механической прочности, дополнительной усадке,
допускаемым отклонениям от стандартных размеров, кривизне, зашлако-
ванности, числу трещин и т. п. изделия классов О, А и Б делятся
на три сорта, а изделия класса В—на два сорта. Предел прочности
при сжатии для изделий I и II сортов должен быть не ниже
100 кг/см2, а для изделий III сорта—не ниже 80 кг/см2.
Для футеровки колчеданных печей можно применять
шамотные изделия I сорта любого класса, а для футеровки газоходов
допустимы изделия II сорта, а иногда и III сорта.
Типы и размеры стандартного огнеупорного шамотного
кирпича приведены в табл. 37.
При выдаче заказа на кирпич обязательно обусловливают
его пористость в соответствии с условиями службы огнеупоров
в производстве.
ю* 147
Таблица 37
Типы и размеры стандартного огнеупорного кирпича (в мм) (по ГОСТ 389—4
Изделие
Прямой кирпич .
Клин торцовый:
односторонний
двухсторонний
Клин ребровый:
односторонний
двухсторонний
Большой
длина
250
250
250
250
250
ширина
123
123
123
123
123
толщина
65
65
65
65
65
срезанная
толщина
—
55
55
55
55
Малый
длина
230
230
230
230
230
ширина
113
113
113
113
113
толщина
65
65
65
65
65
среван-
ная
толщина
—•
55
55
55
55
Технические условия, правила приемки, методы испытаний,
упаковка и хранение должны соответствовать ГОСТ 390—41.
До настоящего времени нет утвержденного стандарта на
футеровку даже для таких аппаратов, как колчеданные
механические печи; поэтому целесообразно коротко указать технические
условия, которые, по нашему мнению, следует предъявлять при
заказе фасонных камней для этих печей.
Во всех колчеданных печах, применяемых для получения
сернистого газа, температура во время процесса значительно ниже
1580°. Ввиду этого с точки зрения огнеупорности вполне
допустимо применение шамотных изделий III класса.
По отклонениям от размеров, кривизне и излому к огнеупорным
камням предъявляют те же требования, что и к фасонным
кислотоупорным камням. Камни при ударе молотком должны издавать
чистый, недребезжащий звук. Предел прочности при сжатии
фасонных камней не менее 100 кг/см-; усадка камней после
нагревания их до 1250° в течение 2 час. не более 0,7%.
Водопоглощение определяется 4-часовым кипячением с
последующим 2-суточным вымачиванием. При таком испытании
требуется, чтобы камни поглощали не более 12—16% влаги от своего
веса.
Футеровка, предназначенная для колчеданных печей с
водяным охлаждением гребков, должна выдерживать 5—б теплосмен,
а применяемая для колчеданных печей с воздушным
охлаждением—1—2 теплосмены. Поэтому для колчеданных печей с
водяным охлаждением можно применять камни с более высокой
пористостью.
На нерабочих сторонах камней ставят неглубокие (не глубже
2 мм) и неширокие клейма с указанием завода-изготовителя и
номера камня по чертежу.
Правила приемки и методы испытания фасонных камней
должны соответствовать требованиям ГОСТ 390—41.
148
Футеровка печей
Приемы футеровки и требования, предъявляемые при
футеровке разнообразных типов печей, примерно одинаковы. Здесь
описана футеровка наиболее распространенных колчеданных
печей ВХЗ (рис. 51).
После механического монтажа печи необходимо проверить
правильность установки вала, кожуха, дверок и газоходной
коробки. В дальнейшем вал служит отправным пунктом для всех
измерений при установке деталей и кладке сводов. На кожухе
следует разметить строго по проекту всю печь по высоте:
положение сводов, гребков, дверок и т. д.
Футеровку следует производить в теплое время года или в
отепленном помещении. В холодном помещении печь следует
утеплить и обогревать внутри так, чтобы температура внутри
печи была не ниже 2—3°.
Футеровку печи огнеупорными фасонными кирпичами
производят на шамотной уассе, состоящей из 1 вес. ч. глины и 2 вес. ч.
отсеянного шамота. Глину и шамот просеивают через сито
100 отв/см2. На один свод расходуется около 0,7—0,8 м3 такой
массы.
До начала работ нужно заготовить для футеровщиков
следующий инструмент: стальные кирки для подтесывания камней,
шаблон, которым измеряется расстояние швов от вала;
деревянные молотки; кувалды; железные угольники для проверки
^направления швов; уровни; правилы для проверки кладки по уровню;
лопатки (стамески).
Кладку сводов производят по опалубке, которую делают
из досок толщиной 40—50 мм. Опалубка поддерживается тремя
концентрическими кружалами, изготовляемыми из досок
размером 250x50 мм и подпираемыми деревянными стойками сечением
125x125 мм. Нижние концы стоек опираются на два клина, что
облегчает выбивание клиньев при разборке кружал. Чтобы не
повредить свод, под стойки подкладывают доски. Опалубка
настилается плотно по кружалам без зазоров. Для ровной укладки
камней стыки опалубки состругиваются. Стойки для кружал
нижнего свода устанавливают на доски, положенные на землю. t 1
При установке кружал следует принять во внимание осадку
сводов после уборки опалубки. Поэтому к проектному подъему
опалубки (для печи ВХЗ 220 мм) прибавляют 4—5 мм на осадку
сводов. Наибольшая осадка сводов происходит около вала; в
направлении к периферии величина осадки постепенно уменьшается;
при правильном монтаже свода на 4—5-м его кольце (считая от
вала) не наблюдается уже никакой осадки.
Футеровать начинают от вертикальной стенки.
После укладки камней 10 зазор между пятовыми камнями 10
и кожухом забивают щебенкой, оставшейся от подтески, и
заливают цементным раствором состава: 1 вес. ч. цемента и 3 вес. ч.
149
n 12 3 4 5 9
Iff \ \ \ \ \ \
бетон
Шлан-
Ветон-
/0/234507
Ф5980
Свод Vin
ПоГ-Г
По В-В
ЛоА-А
По6-6
Рис 51 Футеровка печи ВХЗ:,
1, 2 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, к?—сводовые каыни;
ц 12—камни для футеровки цилиндра печи.
песка или шамота. После этого набирают сводовое кольцо из
камней 1. Каждый ряд камней (кольцо) в своде сначала
подбирают насухо и притесывают таким образом, чтобы камни
прилегали Друг к другу всей своей поверхностью. Швы между
отдельными камнями должны быть строго радиальными, а швы между
рядами камней (кольцами) должны образовывать правильные
концентрические круги без всяких выступов. Притеску камней
проверяют стальной узкой полоской толщиной в 1 мм (полоска не
должна проходить в зазор между притесанными плоскостями).
Притесанное кольцо свода расклинивают замковыми камнями
с боковой клинчатой растеской по 10 мм на каждой стороне. Такие
камни в притесанном насухо кольце выступают вверх на Vs
своей высоты. Число замков зависит от радиуса кольца. В самое
большое кольцо из камней 1 забивают 8—10 замков, в небольшое
кольцо у вала забивают 2—3 замка.
После того как кольцо свода притесано и проверено
бригадиром, приступают к укладке камней на шамотной массе
указанного выше состава. После укладки кольца свода приступают к
забиванию замков. Замки следует ставить на жидком глиняном
растворе и забивать их деревянными молотками по доске,
положенной на замок.
Закончив укладку на шамотном растворе кольца из камней 1,
набирают и укладывают следующее кольцо из камней 2,
соблюдая все правила и приемы, указанные выше. Подобным же
образом ведут укладку остальных колец.
При кладке свода все время проверяют горизонтальность
верхней поверхности свода линейкой и уровнем, а также
наблюдают за тем, чтобы швы в одном кольце шли вперевязку со
следующим. В нижнем своде еще до кладки камней устанавливают
на место (точно по чертежам) течки для огарка.
После укладки кольца из камней 5 точно устанавливают
сводовое чугунное кольцо, которое расклинивают на валу. К
чугунному кольцу притесывают кольцо из камней 7 и после этого уже
кольцо из камней 6.
Параллельно с укладкой сводовых колец можно укладывать
камни 11 и 12 цилиндра печи, в первую очередь с
цилиндрическими отверстиями для подачи воздуха в печь. Эти отверстия
должны точно совпадать с отверстиями в кожухе печи.
Камни второго снизу свода (VII) укладывают так же, как и
камни свода VIII. Особенно тщательно надо притесывать и
укладывать камни 8, так как в нечетных сводах нет чугунного
сводового кольца, и все напряжения, возникающие в этих сводах в
направлении к валу печи, воспринимаются кольцом из
камней 8.
Все лежащие выше своды выкладываются так же, как VIII и
VII своды, только при кладке сводов VI, IV и //, в которых
имеются окна для пересыпания колчедана, надо в первом и
втором кольцах забивать замки одновременно.
151
Укладывая своды, нужно следить за тем, чтобы расстояние
между сводом и нижней кромкой лопаток гребков составляло
25—50 мм. До укладки верхнего сушильного свода следует
установить питатель и по нему уже наметить правильное положение
свода. При укладке сушильного свода после сводового кольца
из камней 4 укладывают сначала камни 9, а затем кольцо из
камней 5.
Кружала вынимают через 3—4 дня после окончания кладки
свода, когда цементный раствор между футеровкой и кожухом
печи достаточно окрепнет.
Осадка правильно
уложенного свода после удаления
кружал должна быть не
более 5—6 мм. Под
равномерной нагрузкой в 2 т осадка
испытываемого свода
составляет не более 8—10 мм.
На рис. 52 представлена
деталь корпуса и стенки
печи для сжигания колчедана,
в которой корпус и своды
выполнены из
армированного жароупорного бетона
на основе жидкого стекла
Рис. 52. Конструкция свода и стенки
печи из жароупорного бетона:
1—рабочий цилиндр; 2—утепляющий ци-
(состав бетона см. стр. 114).
Корпус печи состоит из
двух бетонных цилиндров:
линдр; 3—воздушный зазор; 4—радиальные RWVTOPHHero пябочргп тти-
швы в сводах; 5—арматура утепляющего ци- "HyipcHHciu, раиичехи ци
линдра; в—арматура рабочего цилиндра; ЛИНДра 1 И ВНеШНеГО, УТеПЛЯ-
7-бетонное кольцо из двух половин. ющеш цилиндра2
Назначение утепляющего
цилиндра—снизить разность температур между внутренней и
внешней поверхностями рабочего цилиндра. При меньшей
разности этих температур тепловые напряжения в арматуре и
бетоне рабочего цилиндра снижаются до допустимых пределов.
При этом толщину бетона утепляющего цилиндра рассчитывают
так, чтобы температура арматуры в рабочем цилиндре была в
пределах 200—300°, так как при более высокой температуре
будет снижаться прочность этой арматуры*.
Между рабочим и утепляющим цилиндрами во время
бетонирования закладывают фанерные листы, которые при
эксплуатации печи выгорают и образуют воздушный зазор 3. Этот зазор
создает возможность свободного радиального перемещения
рабочего цилиндра во время нагревания печи.
* О методах расчета футеровки печей см. В. И. Мурашов и др. Новые
конструктивные решения футеровки механических колчеданных печей us
жароупорного железобетона, Строительная промышленность № 1 A952).
152
Для снижения тепловых напряжений в сечении свода делают
радиальные швы 4, которые образуются в результате сгорания
фанеры, закладываемой во время бетонирования.
В качестве арматуры 5 и 6 для рабочего и утепляющего
цилиндров применяют прокат круглого сечения диаметром 8—50 мм
или квадратного и полосового сечения площадью до 10 см2.
Стыкование стержней производят контактной или дуговой сваркой.
Для образования защитного слоя в рабочем цилиндре между
арматурой и опалубкой под арматуру должны укладываться
прокладки толщиной, равной толщине защитного слоя. Места
пересечения кольцевой и вертикальной арматуры должны быть
скреплены вязальной проволокой или сваркой.
Своды бетонируют без арматуры. При бетонировании сводов
нельзя допускать перерывов в работе. Кольцо 7, состоящее из
двух половин, бетонируют отдельно от свода, что позволяет его
вынуть во время установки вала, не нарушая свода.
Распалубку стенок из железобетона производят не ранее чем
через 12 час. после окончания бетонирования, а распалубку
сводов—не ранее чем через 4—5 суток.
Сушку и прогрев бетона в действующем цехе начинают еще
до окончания бетонирования всей печи. Для этого после окончания
бетонирования двух нижних сводов в вал монтируемой печи
нагнетают отработанный горячий воздух из работающих печей.
Подачу горячего воздуха регулируют таким образом, чтобы
температура над сводом, где уложен свежий бетон, не превышала
+60°. После окончания бетонирования всех сводов температуру
в монтируемой печи повышают со скоростью 20° в час до 180—
200°; при этой температуре печь должна быть выдержана 10—
12 суток.
Во вновь строящемся цехе сушку и прогрев печи производят
дровами. Во избежание конденсации паров воды на верхних
этажах сушку печи начинают с верхнего (первого) этажа. Для этого
на первом этаже в 4—5 местах разжигают костры, подкладывая
дрова с таким расчетом, чтобы температура на этом этаже была
в пределах 100—200°. Затем разжигают костры во втором, третьем
и т. д. этажах, поддерживая указанную температуру во всей печи
в течение 15—17 суток.
После окончания сушки разогрев и пуск печи производят
обычным способом, как и в случае с керамической футеровкой.
Литература к гл. VI
1. П. П. Будников, А. С. Бережной и др. Технология керамических
изделий, Госстройиздат, 1946.
2. П. П. Будников и др., Технология керамики и огнеупоров, Пром-
стройиздат, 1950.
3. И. А. Ф а й и, Производство керамических кислотоупорных материалов,
Промстройиздат, 1949.
15
4. П. П. Будни ков, Керамическая технология, часть I, Харьков—Киев,
Будвидав, 1932.
5. В. А. Б р о н, Огнеупорные растворы и массы, Металлургиздат, 1945.
6. Н. А. Б у л а в и н, Производство метлахских и облицовочных
керамических плиток, Госстройиздат, 1940.
7. В. И. Перевалов, Технология огнеупоров, Металлургиздат, 1944.
8. В. И. Мураш ев, Ю. Ё. Дерешкевич, Новые конструктивные
решения футеровки механических колчеданных печей из жароупорного бетона,
Строит, пром. № 1 A952).
9. Л. Я. Мишулович, Химическая устройчивость метлахских плиток,
ЖХП № 15—16, 51 A941).
10. М. В. Ф л е р о в, Производство фарфоровых изделий, .Гизместпром, 1939.
П. Е. И. О р л о в, Глазури, змали и керамические краски, ГНТИ, Ленхим-
сектор, 1931.
12. П. П. Б у д н и к о в, М. И. Н е к р и ч, Силикатные материалы в
химической промышленности, ЖХП, вып. I A938).
ГЛАВА VII
ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ
ПЛАВЛЕНИЕМ ГОРНЫХ ПОРОД
К химически стойким материалам, получаемым плавлением
горных пород в чистом виде или в сочетании с другими
компонентами, относятся каменное литье, силикатное стекло, кварцевое
стекло и эмаль.
1. КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ
Каменное литье, выпускаемое в виде готовых фасонных
изделий или сортового полуфабриката, представляет собой
кристаллический материал, получаемый из расплава каменного сырья
{диабаза, базальта).
Процесс протекает непрерывно. Сырье загружают на
плавильные полки печи, откуда оно поступает в ванну регенеративной
печи, расплавляется и проваривается при 1450°, после чего
расплав поступает в специальный заливочный барабан, называемый
копильником; из копильника расплав заливают в формы.
Чтобы литье приобрело кристаллическое строение,
необходимо выдержать отливку при температуре 1050—950° в течение
10—30 мин. (в зависимости от размеров и формы изделий).
Изделия, находящиеся еще в форме, постепенно охлаждают в
тоннельной печи в течение 6—24 час.
Каменное литье является одним из лучших неметаллических
материалов по качеству и универсальности применения. Оно
весьма устойчиво ко всем щелочам и кислотам (за исключением
плавиковой) при любой концентрации.
J54
Химический состав диабазового каменного литья (в %):
SiO3 49—50
ТЮ2 . , ]—2
А12О3 11 — 13
Fe2O3 и FeO * 20—25
MgO 4—5
CaO 7—9
Na2O и К2О 3—4
Физико-механические свойства:
Удельный вес, г/см3 - . . 2,9—3,0
Объемный вес, кг/дм3 2,9—2,95
Открытая пористость, % 0,0
Предел прочности, кг/см2:
прн сжатии 2000
при растяжении " 200
при изгибе 300—400
при срезе 200
Ударная вязкость, кг-см/см2 10
Модуль упругости, кг/см2 1000 000
Твердость (по шкале минералов) 7—8
Истираемость, г/см2 0,17
Удельная теплоемкость, ккал/кг °С 0,25
Теплопроводность, ккал/м час °С:
до 400° 0,85
выше 500° . • 1,2
Коэффициент линейного расширения Ы0~5
Температура начала размягчения, °С 1000
Допустимые температурные перепады;
при быстром остывании от -J-100 до -|-7
при медленном остывании (в течение 2—3 час.) от —}— 180 до +4
Выпускаются следующие изделия из каменного литья, обычно
называемые диабазовыми:
1. Плитки футеровочные стандартных размеров 180x110 X
X 20 мм. Плитки отливают в открытых формах, поэтому на
верхней грани имеются неровности и волнистость.
2. Плитки футеровочные прямые меньшего размера по
специальному заказу. Минимальная освоенная в производстве
толщина 10—15 мм.
3. Плитки Для футеровки цилиндрических поверхностей,
изогнутые по заданному радиусу. Минимальный радиус 150 мм. Такие
плитки отливают в закрытых формах.
4. Плитки крупные (фасонные) длиной и шириной до 500 мм
и толщиной до 100—125 мм.
5. Кирпич размером 220x110x55 мм.
155
3
2
6. Желобы для каналов, предназначенных для удаления золы
гидравлическим путем. Желоб состоит из трех частей: днища
и двух боковинок. Детали желоба отливают в открытых формах.
7. Клиновой кирпич для футеровки шаровых мельниц.
Кирпич отливают в открытой форме таким образом, чтобы неровной
получилась грань, которая будет обращена к кожуху мельницы.
8. Шары для шаровых мельниц диаметром 30, 40, 50, 60, 80,
100, 120, 150 мм. Шары отливают в закрытых формах, в которые
подается расплав через питатель. На поверхности отлитого шара
остается неровность в том месте, где находился питатель.
9. Различные фасонные изделия: решетки для установки на-
садочных колец в аппаратах, патрубки для ввода и вывода из
аппаратов жидкостей и газов, трубы без муфты, футляры для
установки измерительной арматуры, питатели и коммуникации
к ним в виде разнообразных трубок, ребристые плитки для полов
и пр.
Измельченное каменное
литье (брак, отходы и т. п.)
можно применять в
качестве наполнителя в
диабазовом цементе, свойства и
применение которого
описаны на стр. 73—100.
Диабазовыми плитками
на диабазовом цементе
футеруют разнообразные
аппараты, работающие под
атмосферным или
повышенным
давлением,—автоклавы, монтежю,
сатураторы, реакторы, кисло-
то хранилища,
кристаллизаторы, отстойники,
мерники и т. п. Корпусы этих
аппаратов в большинстве
случаев металлические.
Емкость аппаратов
колеблется от 2 до 50 ж3. В этих
аппаратах перерабатывают или
хранят растворы серной,
азотной или соляной
кислоты, концентрированные
и разбавленные растворы
этих кислот, содержащие жирные кислоты или органические
примеси, а также слабокислые растворы солей. Иногда эти
растворы подогреты, но температура их редко превышает 100°.
На рис. 53 показаны ванны, футерованные плитками из
каменного литья. Эти ванны применяют для травления металлов
i
Рис. 53. Ванны для травления,
футерованные диабазовыми плитками:
А. С металлическим корпусом. В. С
железобетонным корпусом. В. С деревянным
корпусом. 1—бортовые плитки; 2—футеровка
плитками в один и два слоя; 3—швы на
диабазовом цементе.
156
или для проведения гальванических процессов. Растворы, обычно
находящиеся в ваннах, содержат минеральные кислоты и соли.
Емкость установленных ванн колеблется в пределах 3—5 м3,
но иногда достигает и 20 м3.
Ванны футеруют двумя рядами плиток. Такие ванны хорошо
выдерживали длительную эксплуатацию.
Корпус ванн делают в большинстве случаев из металла, бетона,
железобетона и кирпича, дерево же применяют только для ванн
небольшой емкости (до 0,2 ма).
Рис. 54. Заделка спускного штуцера в дно ванны:
Л. Клапан и гнездо клапана из кислотостойкого металла.
В. Клапан и гнездо клапана из плавленого диабаза.
1—клапан; 2—гнездо клапана; 3—диабазовые плитки;
4—фланец; 5—спускной штуцер; в—бетон (дно).
При футеровке диабазовыми плитками необходимо
руководствоваться теми же правилами в отношении подготовки
поверхности аппаратуры, приготовления растворов и производства фу-
теровочных работ, указанными на стр. 92—100.
На рис. 54 показаны
два варианта заделки
спускного штуцера в
бетонное дно ванны.
При обогреве раствора,
находящегося в аппарате,
острым паром следует
избегать систематического
попадания струи пара на
В
Рис. 55. Предохранение футеровки ванны
от воздействия струи пара:
Л. Правильно. В. Допустимо. Б. Неправильно.
одно и то же место
футеровки. Струя пара должна
быть направлена вверх от
футерованного дна
аппарата (ванны) или же вдоль продольной стороны ванны (рис. 55).
Футеровку можно предохранить от прямого действия струи,
используя подкладку.
Шаровые мельницы, футерованные каменным литьем,
применяют на предприятиях стекольной и абразивной промышленности,
промышленности пластмасс и на карандашных фабриках.
Мельницы предназначаются для сухого и мокрого помола разнообраз-
157
ных материалов: полевого шпата, доломита, кварца, графита,
красок, сырья для эмали и т. д. Мельницы большей частью
заполняются галькой или шарами из каменного литья. Сделанная из
каменного литья броня каналов, предназначенных для удаления
золы гидравлическим путем, отличается от других покрытий
длительностью безаварийной работы.
Покрытие полов рифлеными плитками из каменного литья
производят в случаях воздействия на пол кислых растворов.
Полы, покрытые рифлеными плитками, стойки против истирания.
Следует избегать падения тяжестей на такие полы, так как плитки
из каменного литья хрупки.
Стандартные плитки из каменного литья используют также
для облицовки желобов, по которым удаляются из цехов кислые
загрязненные воды.
Удовлетворительные результаты длительной эксплуатации
аппаратов, футерованных каменным литьем, сделали его весьма
распространенным материалом для всевозможных футеровочных
работ. Все возрастающий спрос указывает на необходимость
дальнейшего увеличения выпуска и расширения ассортимента
изделий из каменного литья.
Наряду с положительными свойствами каменного литья как
кислотоупорного материала необходимо все же отметить его
относительно высокую стоимость.
2. СИЛИКАТНОЕ СТЕКЛО
Силикатное стекло представляет собой сплав различных
окислов «a^O-^RO'rti^CVrtSiOa, где R2O—окись натрия или
калия; RO—окислы Са, Mg, Ba, Zn и Pb; R2O3—окислы Al, Fe
и В; л, п1у п2, «з—коэффициенты, выражающие число молекул
окислов (могут быть как целыми, так и дробными числами).
Стекло получают сплавлением песка с веществами, имеющими
в своем составе окислы щелочных и щелочноземельных металлов
(сода, сульфат, поташ, известняк, магнезит, глет и т. п.). Кроме
этих, так называемых стеклообразующих материалов, в шихту
часто добавляют материалы, осветляющие, окисляющие,
восстанавливающие, обесцвечивающие или, наоборот, окрашивающие
стекло.
Химическая и термическая стойкость стекла зависит от
добавки окиси бора. Однако содержание в стекле более 13% окиси
бора понижает химическую стойкость стекла.
Для изготовления химической аппаратуры наиболее пригодно
боросиликатное жаростойкое стекло примерно следующего
состава (в %):
SiO?. . .
СаО . . .
В2Оэ . . .
. . .80-80 5
... 2
. . . 10.5
Na2O ....
А12О3 . . .
F>2 ),....
4,5
2-2.5
1,17
158
Небольшой линейный коэффициент расширения C6 • Ю~7)
этого стекла обусловливает его термостойкость.
Наиболее употребительное известково-натриевое стекло имеет
уд. вес 2,2 —2,6 г/см3. Содержание бария и особенно свинца
значительно повышает удельный вес стекла. Предел прочности стекла
зависит от его состава и колеблется в пределах: при растяжении от
3,5 до 8,5; при сжатии от 60 до 120 и при изгибе от 1,2 до
1,3 кг/см2. Модуль упругости от 5000 до 8000 кг/мм2. Твердость
по шкале минералов 4,5—7,5, а абсолютная твердость 173—
316 кг/мм'1\ Теплоемкость стекла 0,08—0,25 кал/г°С;
теплопроводность 0,0017—0,0028 кал/см сек°С (для оконного стекла
0,0023 кал/см сек°С). Коэффициент линейного расширения
промышленных стекол изменяется от 40-10~7 до90-10~7;
наибольший коэффициент расширения имеет простое оконное стекло,
наименьший—жаростойкое стекло.
Термическая устойчивость стекла определяется нагреванием образцов и
последующим охлаждением их в холодной воде. Мерой термической
устойчивости является максимальная разность температур, которую образцы
выдерживают без растрескивания.
Химическая стойкость стекла по методу, принятому в СССР (Институт
стекла), определяется кипячением 2 г измельченного стекла в 50 мл дестилли-
рованной воды в течение 1 часа. Результат выражают в миллиграммах
выщелочившейся Na2O.
Стекло, из которого изготовляют лабораторную посуду и
приборы, а также химическую аппаратуру, должно обладать
высокой химической стойкостью и достаточной термостойкостью.
Этим требованиям отвечают специальные боросиликатные стекла.
Термическая устойчивость тонкостенных отожженных изделий
из этих стекол равна примерно 350°, а толстостенных
(закаленных) колеблется в пределах 375—420°. По своей стойкости к
соляной, серной и фосфорной кислотам жаростойкие стекла
весьма близки к твердому фарфору; стойкость их по отношению к
водным растворам щелочей несколько меньше.
Из жаростойких стекол изготовляют лабораторную посуду и
приборы, а также стеклянные детали к химической аппаратуре;
смотровые стекла и трубы, фонари, соединительные патрубки»
барботажные колпачки и т. п.
Для футеровки аппаратов можно применять стеклянные
плитки—рифленые или гладкие. Форма таких плиток квадратная
или прямоугольная; размеры стороны плиток 100—200 мм.
Небольшие прямоугольные аппараты можно футеровать цельными
стеклами, размеры которых равны размерам сторон аппарата.
Большие аппараты можно футеровать обычным листовым
стеклом. По предложению автора листовым стеклом было отфу-
теровано более 100 бетонных и кирпичных резервуаров емкостью
100—200 м3. Эти резервуары футеровали плитками A50x200 лш),
нарезанными из листового стекла толщиной 2,5—3,5 мм. Плитки
укладывали на кислотоупорном цементе по битумному подслою
(о таком способе кладки см. стр. 355).
15$
Таблица 38
Потеря веса и изменение механической прочности стеклянной ткаии после
воздействия агрессивных сред*
Среда
Азотная кислота
5%
10%
25%
60%
Серная кислота
i%
ю%
60%
98%
Соляная кислота
1%
5%
30%
•Фосфорная кислота
400/0
.Аммиак
1%
ю%
Едкий натр
1%
10%
Углекислый натрий
5%
-Хлористый кальций
37%
Потеря веса (в %) при
продолжительности испытания
2 часа
0,22
—
0,20
0,55
2,00
3,32
3,08
2,10
0,66
0,52
0,73
0,49
0,30
0,57
0,72
0,95
0,34
0,75
24 часа
0,77
¦—
0,80
1,00
3,76
3,65
3,56
2,88
1,10
1,15
1,10
1,12
0,60
1,08
1,08
1,24
0,76
1,12
48 час.
1,00
—
1,23
1,60
3,96
3,72
3,60
2,90
1,21
1,20
1,23
1,25
0,80
1,21
1,19
1,31
0,94
1,22
Предел прочности при
растяжении (в кг/см?) при
продолжительности испытания
120 час.
162,5
159,5
—
—
98,0
99,0
72,0
—
167,0
166,8
130,0
—
—
—
—
—
—
24 0 час.
146,3
135,2
—¦
—
84,5
98,1
62,0
—
148,7
—
146,0
118
—
—
—
—
—.
—
360 час.
142,1
127,6
—
—
77,0
67,0
53,8
—
138,0
—
136,0
112
—
—
—
—¦
—
—
И р и'м ечание. Предел прочности при растяжении контрольных образцов
№,Qjcb/cm*.
* И. Я. Кланов, Б. М. Каган, Применение стеклянной ткани в качестве
фильтрующего материала, Хим, пром. № 4 A94 5)*
160
Путем спекания стекольного порошка получают
фильтровальные плитки. Изменяя гранулометрический состав порошка, можно
получить фильтры с желаемым размером пор. Такие фильтры
нашли применение при фильтрации различных агрессивных
суспензий.
Совершенно своеобразными по физическим свойствам
материалами являются стеклянное волокно и стеклянная вата.
Стеклянные нити довольно тонки. Средний диаметр нитей в
зависимости от назначения и способа производства колеблется от 0,006
до 0,001 мм; длина нитей может быть неограниченной. Предел
прочности при растяжении для нитей диаметром 0,005 мм равен
200—300 кг/мм2 и резко возрастает при дальнейшем уменьшении
толщины нити. При этом волокно не обнаруживает никаких
признаков хрупкости, свойственной обычным изделиям из стекла.
Изделия из стеклянного волокна жаростойки, кислотоупорны,
неэлектропроводны и обладают исключительно высокими
теплоизоляционными свойствами. В табл. 38 приведены данные о
химической стойкости стеклянной ткани в различных агрессивных
средах при 20°.
Ткани из стеклянного волокна находят промышленное
применение в ряде областей, имеющих большое хозяйственное
значение. Эти ткани применяют при фильтрации агрессивных
жидкостей и газов, в качестве электроизоляционных лент и оплетки
кабелей, для изготовления несгораемой одежды сварщиков,
пожарных и т. п.
3. КВАРЦЕВОЕ СТЕКЛО (ПЛАВЛЕНЫЙ КВАРЦ)
Кварцевым стеклом называют кремнезем, переведенный путем
плавления в аморфное состояние.
В зависимости от количества пузырьков воздуха, попадающего
в массу стекла во время процесса изготовления, кварцевое
стекло может быть непрозрачным и прозрачным. Непрозрачное
кварцевое стекло, в массе которого имеется большое количество
мелких пузырьков воздуха, просвечивает только в тонких слоях.
Прозрачное кварцевое стекло по виду совершенно аналогично
обычному стеклу, но отличается от него отсутствием окраски и
наличием небольшого количества воздушных пузырьков (не
нарушающих, однако, его прозрачности).
Сырьем для изготовления кварцевого стекла служат лучшие
сорта кварцевого песка, содержащего не менее 99,5% SiO2. Для
высших сортов прозрачного плавленого кварца применяют
горный хрусталь.
Плавку кремнезема и изготовление изделий из кварцевого
песка производят следующим образом. Сначала в печи
сопротивления при 1800° наплавляют вокруг угольного электрода
кварцевую заготовку в виде слитка. Затем заготовку подвергают
11 Полякоп 161
формованию, вытягиванию и раздуванию посредством сжатого
воздуха.
Чтобы получить прозрачное кварцевое стекло, необходимо
предотвратить проникновение воздуха в расплавленную массу;
поэтому расплавление кварца ведут под вакуумом в графитовом
тигле, который помещают в высокочастотную печь.
Кремнезем не имеет определенной температуры плавления и
размягчается постепенно. Начало размягчения наблюдается при
1500°, максимальной подвижности масса достигает при 1800°.
Кремнезем может существовать в нескольких кристаллических
модификациях (а- и р-кварц, а-, р- и т-тридимит, а- и р-
кристобалит) и одной аморфной модификации—кварцевого стекла.
Переход одних модификаций SiO3 в другие может происходить
при следующих температурах:
870° 1470° 1710° плавленый
а-кварц^— а-тридимит +-— а-кристобалит ^zzi (аморфный)
¦ \ ! 163° \\ 180-270° кварц
°' р-тридимит р-кристобалит
J It 117°
р-кварц ll 1W
т-тридимит
Вертикальные стрелки показывают быстро протекающие при
нагревании и охлаждении превращения. Горизонтальные стрелки
показывают медленно текущие при нагревании превращения,
которые обратимы только в определенных температурных
условиях.
Все эти модификации отличаются друг от друга по своим
свойствам и, в частности, по плотности.
При температуре ниже 573° устойчивой формой кварца
йвляется р-кварц (уд. вес 2,65 г/см3). При 573° р-кварц
переходит в а-кварц (уд. вес 2,53 г/см3), который устойчив в пределах
573—870°. От 870 до 1470° устойчивой формой является а-трй-
димит, а при более высокой температуре а-кристобалит;
последний в виде а-модификации образуется в интервале температур
1470—ШО0. При охлаждении а-тридимит через промежуточную
модификацию (р-тридимит) переходит в ?-тРиДимит- При
понижении температуры а-кристобалит переходит в р-кристобалит.
Этот переход сопровождается уменьшением объема (уд. вес
а-кристобалита 2,22 г/см3, а р-формы 2,33 г/см3), что вызывает
появление трещин.
Кварцевое стекло (плавленый кварц) при высоких
температурах подвергается «расстекловыванию» — кварц из аморфного
состояния переходит в кристаллическое, превращаясь обычно
в кристобалит.
Практически процесс «расстекловывания» плавленого
кварца начинается уже при температуре выше 1000°; при 1100° кри-
162
сталлизация заметно ускоряется и достигает максимальной
скорости при 1600°. Поэтому изделия из кварцевого стекла, которые
по условиям эксплуатации охлаждаются ниже 200—275°, не
следует длительно нагревать выше 1000—1100°. Если по
условиям эксплуатации температура не снижается, то изделия можно
нагревать до 1350° и выше.
При изготовлении аппаратуры для химической
промышленности находит применение непрозрачное кварцевое стекло. Из
прозрачного кварцевого стекла вследствие сложности его
получения, а следовательно, и гораздо большей стоимости, изготовляют
только лабораторные и оптические изделия.
Кварцевое стекло отличается исключительно малым
коэффициентом расширения. При 20° коэффициент линейного
расширения кварцевого стекла равен 0,4 • 10~6, в то время как для
фарфора он равен 3,0 • 10~в, а для обычного стекла и для платины
составляет 8,0 • 10~в. Благодаря низкому коэффициенту
расширения изделия из кварцевого стекла, нагретые до 700—900°,
можно погружать в холодную воду, не опасаясь их разрушения.
Кварцевое стекло стойко ко всем минеральным и органическим
кислотам всех концентраций и при высоких температурах, за
исключением плавиковой кислоты, которая разрушает кварц
при комнатной температуре, и фосфорной кислоты, которая
разрушает кварц при температуре свыше 250°. Разбавленные
растворы щелочей при 20° также не действуют на кварцевое стекло,
но концентрированные растворы заметно растворяют его,
особенно при нагревании. Хлор, бром, иод не действуют на кварцевое
стекло даже при температуре выше 500°. Расплавленные металлы
большей частью способствуют расстекловыванию кварца, но
если избежать окисления металла, производя плавку в вакууме
или атмосфере инертных газов, то такие металлы, как олово, цинк,
свинец, серебро, медь, могут быть расплавлены в кварцевой
аппаратуре; расплавленный алюминий и магний и в этих условиях
разрушают кварцевое стекло.
Поверхность плавленого кварца в значительно меньшей
степени, чем поверхность других материалов, вызывает разложение
перекиси водорода. В аппаратах из кварцевого стекла можно
без труда получить 90%-ную перекись водорода.
Удельный вес прозрачного кварцевого стекла равен 2,20 г/сж3,
а непрозрачного 2,15 г/см3; пористость прозрачного равна 0,
непрозрачного 3—4%. Предел прочности непрозрачного
кварцевого стекла при сжатии 3500 кг/см2, при растяжении 450 кг/см2
н при изгибе 400 кг/см2. Тепловые свойства прозрачного
кварцевого стекла приведены в табл. 39.
Высокая химическая стойкость, огнеупорность и
исключительная термическая устойчивость выдвигают кварцевое стекло
на первое место как материал не только для лабораторной посуды,
ло и для аппаратуры целого ряда химических производств.
Изготовленные из кварцевого стекла изоляторы для электрофильт-
11* J63
ров, детали аппаратов для концентрирования серной кислоты,
разбрызгивающие и распыливающие устройства в башнях
сернокислотного производства значительно более долговечны, чем
фарфоровые.
Таблица 39
Тепловые свойства прозрачного кварцевого стекла
Показатели
—200
—150
—100
— 50
50
100 200
I
600
1000
Средний коэффициент
линейного
расширения а-108.
Истинная
теплоемкость, ккад/кг °С
Теплопроводность
ХЮ3 ккал/смсек°С
—17,5
-2,0
—14.4
27,3
0,043 10,080 0.113
1,5
2,0
0,1420,166
2,5
2,8
38,2
44,8 50,6
3,0
53,356,052,0
0,18|0,200,230,28
3,103,383,56
0,29
Выпускаются изделия и аппаратура для производственных
целей из непрозрачного кварцевого стекла. Типы и размеры труб
из непрозрачного кварцевого стекла приведены в табл. 40.
Таблица 40
Трубы из непрозрачного кварцевого
Тип труб
Цилиндрические без раструбов . . .
То же
Цилиндрические с раструбами . .
То же . . ,
э э ...
» » ...
Конические с раструбами ....
То же ....
» »
» »
» »
Наружный
диаметр трубы
мм
от 2 до 58
от 170 до 500
70 и 80
110
130 и 150
200
230 и 250
60/80
80/125
140/190
210/280
293/350
стекла
Длина
раструба
мм
—
60
70
80
80
100
—
—
-
Длина
трубы
М
1—3
0,7
1,5
1,5
1,5
1,2
1,2
1,0
1,0
1 0
1 >v
1 0
0,9
Колена и тройники для труб выпускают с наружным диаметром
70, ПО, 150 и 230 мм.
164
Для сборки воздушных и оросительных холодильников и
абсорберов изготовляют детали, изображенные на рис. 56. В табл. 41
приведены основные размеры этих деталей.
i A -
-Ad
г-*
/
L
.т.
'г
г
2000
Д
Рис. 56. Детали для холодильников и
абсорберов из кварцевого непрозрачного стекла:
А. U-образное колено без раструбов. J5. U-образное
колено с одним раструбом. В. U-образное колено с
двумя раструбами и спускным штуцером. Г. S-образ-
ная труба. Д. Абсорбер.
Таблица 41
Размеры (в мм) деталей для кварцевых холодильников (по рис. 56)
A
70
ПО
150
230
D
100
145
190
280
h
60
70
80
100
Обозначения
а
250
350
420
520
на
рис. 56
L
1000
1500
1500
1400 и 1774
Н
280
370
445
575
Я,
150
200
230
290
165
На рис. 57,Л изображен оросительный холодильник,
собранный из S-образных труб, а на рис. 57,5—воздушный холодильник
из прямых муфтовых труб и U-образных колен.
На рис. 57,В показан оросительный трубчатый холодильник,
состоящий из двух коллекторов / и ряда трубок 2, вставляемых
при^помощи резиновых пробок в коллекторы.
п-
• ч,
¦>
9 '
* V
#
1
А
I
у.
It
Рис.57. Кварцевые холодильники:
А. Оросительный холодильник из
S-образных труб. Б. Воздушный
холодильник. В. Оросительный
трубчатый_ холодильник.
1—коллекторы; 2—трубы диаметром от
25 до 35 мм.
В
Завод им. Ломоносова выпускает также следующие изделия
из плавленого кварца: туриллы цилиндрической формы емкостью
7—120 л и конусообразной формы 75—150 л; колбы емкостью
3,5—50 л\ цилиндрические сосуды высотой 700 мм и диаметром
170—500 мм; травильные ванны емкостью до 30 л; выпарные чаши
с плоским или шарообразным дном емкостью до 10 л.
1 fifi
Литература к гл. VII
1. А. С. Гинзберг, Ф. Г. Семенов, Изучение физико-технических
свойств литого камня, Минеральное сырье N° 3, 19 A936).
2. Я. О. Б а р у х и н, Каменное литье из диабаза. Заменители цветных
материалов. Сборник материалов под ред. акад. И. П. Бардииа, ГНБ
НКТП, 1939.
3. К. А. Поляков, Каменное литье. Курс лекций по экономии цветных
металлов. Лекция 27, Металлургиздат, 1943.
4. Л. Я. П о п и л о в, Литой диабаз как антикоррозионный материал,
Коррозия и борьба с ней № 5—6, 29 A938).
5. Е г о же, Плавленый диабаз—материал для оборудования целлюлозно-
бумажной промышленности, Бум. пром. № 3, 32 A938).
6. С. Я. Туманов, Опыт обмуровки варочных котлов, Бум. пром. № 4,
13 A938).
7. Б. М. С у л л а, Применение каменного литья в азотно-туковой
промышленности, ЖХП, № 15—16, 49 A941).
8. О. К. Ботвинкин, Д. Б. Гинзбург, И. И.
Китайгородский, Б. М. Швецов и др., Технология стекломассы, Гизлегпром,
1939.
9. О. К. Ботвинкин, Введение в физическую химию силикатов,
Гизлегпром, 1938.
10. И. Я. К л и н о в, Б. М. Коган, Применение стеклянной ткани в
качестве фильтрующего материала, Хим. пром. № 4, 10 A945).
ГЛАВА VIII
ЭМАЛИ
1. СОСТАВ И СВОЙСТВА ЭМАЛЕЙ
Эмалью называется стекловидная масса, большей частью
непрозрачная, получаемая сплавлением природных горных пород
(песок, мел, глина, полевой шпат) с так называемыми плавнями
(бура, сода, поташ и др.).
Для придания эмали тех или иных свойств в нее добавляют ряд
вспомогательных веществ:
1) окислители (селитра и перекись марганца) для устранения
органических соединений, попадающих в шихту;
2) окислы, способствующие приставанию эмалевого слоя к
металлу (окислы кобальта и никеля);
3) глушители для придания непрозрачности (помутнения)
эмали; к ним относятся фтористые соединения (слабые
глушители) и окиси олова, сурьмы, титана и др. (сильные глушители);
4) красители, придающие эмали окраску: окись кобальта—
синюю, окись хрома или меди—зеленую.
Эмаль, закрепленную на металлической поверхности в виде
тонкого стекловидного слоя, называют эмалевым покровом, и
аппарат, покрытый таким слоем,—эмалированным.
167
В эмалевом покрове различают грунтовые и покровные эмали.
Первые из них наносятся непосредственно на металл и служат:
а) для закрепления всего эмалевого покрова на металлической
поверхности; б) в качестве эластичного слоя, компенсирующего
термические и механические напряжения, возникающие в
эмалевом покрове; в) в качестве изолирующего слоя,
предотвращающего возможное взаимодействие покровной эмали с металлом.
Покровные эмали наносятся поверх грунтовых и предназначаются
для защиты металла от агрессивных сред.
Наиболее широкое применение получили кислотостойкие
эмали. Щелочеустойчивые эмали еще мало исследованы; они
устойчивы к действию лишь слабых щелочей.
Таблица 42
Состав шихты для кислотостойких эмалей (в %)
Составные части
Кварцевый песок . . .
Полевой шпат ....
Сода
Бура
Кремвефтористый натрий
Криолит
Плавиковый шпат . .
Мел
Окись цивка ....
Окись кобальта . .
Окись никеля ....
Перекись марганца . .
Глина или каолин . .
Селитра
Сурьма металлическая .
Эмаль для стали
грунтовая
№ 1 № 2
20,76
24,41
4,04
38,15
3,12
6,82
0,42
0,41
0,95
0,92
30,90
7,60
4,10
54,10
1,50
0,80
0,50
0,50
покровная
№105 |№ 130
Эмаль для чугуна
грунтовая
1
52,00
22,74
9,38
4,20
3,38
1,8
6,5
25,80
34,70
4,90
17,80
15,80
1,0
37,00
30,60
3,95
28,45
№ 3
покров
ная
№ 36
51,2
27,0
1,9
1,9
6,6
1,4
7,7
2,3
37,2
10,9
24,8
7,9
2,6
1,4
5,1
8,3
1,8
В табл. 42 приведено несколько составов шихты для эмалей,
предназначенных для покрытия стали и чугуна.
Физические свойства эмалей:
Удельный вес, г/см3 2,3—2,7
Твердость по шкале минералов 5—7
Предел прочности, кг/см2:
при растяжении 3—9
при сжатии 60—125
168
Модуль упругости, кг/мм2 7000—13 000
Теплоемкость, ккал/кг °С 0,2—0,3
Коэффициент линейного расширения .... 10—11,5-10 6
Коэффициент объемного расширения:
для эмали № 105 296,6
для эмали № 130 323,1
для эмали № 3 310,6
дляэмали№36 ¦ . . 347,9
Теплопроводность, кал/см сек°С 0,0025
Хорошая эмаль должна выдерживать без заметного
повреждения удар груза в 0,02 кг при падении его с высоты 1 м.
Термическая устойчивость эмалей ориентировочно может быть
вычислена по эмпирической формуле
F =. <5ь ^
~~ а.Е Срч
где F—коэффициент термической устойчивости;
оь—предел прочности при растяжении в кг/см2;
Е—модуль упругости в кг/см2;
а—коэффициент линейного расширения;
/.—коэффициент теплопроводности в кал/см сек°С;
Ср—теплоемкость в ккал1кг°О,
7—удельный вес в г /см3.
Термическую устойчивость определяют нагреванием
образцов эмали до 200° с последующим охлаждением в воде при
комнатной температуре. При этом испытании не должно наблюдаться
нарушений эмалевого покрытия.
Эмали получают сплавлением во вращающихся печах при
1100—1300° предварительно высушенных и измельченных
материалов, приведенных в табл. 42.
После расплавления шихты полученный расплав гранулируют,
выливая его в циркулирующую воду. Гранулы высушивают и
размалывают по мокрому или сухому методу. В первом случае
получают эмалевый шликер, который наносят в качестве
грунтовых и покровных эмалей на стальные изделия и в качестве
грунтовых эмалей на чугунные. Покровные эмали на чугунные
изделия наносят в виде пудры, полученной измельчением гранул
сухим методом.
Обжиг изделий производят в муфельных печах.
Нанесение грунтовых и покровных эмалей и обжиг
эмалированных изделий в печах производят в такой последовательности.
После так называемого чернового обжига эмалируемого аппарата
при 800—850° и последующей его очистки при помощи
пескоструйного аппарата на металлическую поверхность наносят
методом пульверизации слой шликера грунтовой эмали. Затем слой
шликера на изделиях подсушивают при 60—70° и обжигают в
муфельной печи при 880—930°. В дальнейшем, если аппарат
чугунный, на раскаленную поверхность аппарата по грунту нано-
сят напудриванием первый слой тонко измельченной покровной
эмали и аппарат вновь подвергают обжигу при температуре, на
40—70° ниже температуры обжига грунтовой эмали. Таким же
образом наносят и второй слой эмали, чередуя напудривание с
обжигом. После этого аппарат просматривают, исправляют
обнаруженные дефекты и вновь подвергают обжигу. Подобное
исправление с последующим обжигом производят два, а иногда и
три раза.
Если аппарат стальной, то после обжига грунтового слоя
аппарат охлаждают и наносят на него методом пульверизации
первый слой покровной эмали; затем аппарат подсушивают и вновь
подвергают обжигу. В такой же последовательности наносят
второй, третий, а если нужно, то и четвертый слои эмали.
Для испытания эмали на химическую стойкость изготовляют
образцы в форме чаши. После 4-часового кипячения в этой чаше
20%-ной соляной кислоты полученный раствор сливают в
стеклянный сосуд и выпаривают; полученный остаток сушат и
взвешивают. Химическую стойкость эмали оценивают по шкале,
приведенной в табл. 43.
Таблица 43
Шкала оценки химической стойкости эмали
Потеря веса
Atg/CAt2
Менее 0,1
0,1—0,15
0,15—0,5
Более 0,5
Состояние поверхнос
после испытания
Без изменения
Слабо матовая
Матовая
Шероховатая
Опенка химической
стойкости
Хорошая
Средняя
Пониженная
Малая
Эмалевые покрытия стойки против действия серной, азотной,
фосфорной, хлористо- и бромистоводородной кислот всех
концентраций, против солевых растворов, хлора, сернистого газа,
хлористого водорода, перекиси водорода, органических кислот,
альдегидов, спиртов и др.
Эмали нестойки по отношению к плавиковой кислоте и
концентрированным растворам щелочей при высокой температуре.
2. ЭМАЛИРОВАННАЯ АППАРАТУРА
Эмалированную аппаратуру изготовляют из стали и чугуна.
Ввиду особенностей процесса нанесения эмали и эксплуатации
эмалированной аппаратуры, конструктивное оформление
отдельных узлов, деталей и аппаратов в целом должно удовлетворять
следующим требованиям:
1. Форма аппаратов должна быть простой и удобной для
эмалирования и зачистки сварных швов.
170
2. Во избежание деформаций аппарат должен быть жестким;
поэтому не рекомендуется конструировать эмалированные
аппараты с толщиной стенок менее 6 мм.
3. Отдельные части аппарата: корпус, дно, штуцеры и т. п.,
должны иметь равномерную толщину. Соотношение толщины
сопрягаемых деталей при соответствующих плавных переходах не
должно превышать 1 : 3.
4. Места переходов и соединений должны быть плавными,
без острых углов. Минимальный радиус закруглений 10 мм.
5. Сварные швы должны быть стыковые, без пор, пузырей,
трещин и зачищены заподлицо с основным металлом.
[вариант
II вариант
I Z
Рис, 58. Приварка штуцеров:
А, Б. Приварка при диаметре
штуцера до 40 мм. В. Приварка при
диаметре штуцера более 40 мм.
Г, Д. Приварка при толщине стенок
аппарата более 15 мм.
6. Приварку штуцеров, лазов и других деталей следует
выполнять по одному из методов, указанных на рис. 58. Штуцеры
небольших диаметров (до 40 мм) делают коваными (рис. 58,Л, Б),
а штуцеры больших диаметров литые—по одному из двух
вариантов, показанных на рис. 58,В. В случае толщины металла больше
15 мм приварка штуцеров выполняется по рис. 58, Г или Д.
171
7. Паровые рубашки делаются отъемными (на фланцах).
В случае глухих рубашек последние перед эмалированием
отрезают, оставляя только воротники. После эмалирования рубашки
приваривают к воротникам.
8. Штуцеры для впуска пара в рубашку должны быть
снабжены отражателями, чтобы струя пара не попадала
непосредственно на стенку, эмалированную с внутренней стороны.
9. Для получения
качественного стального
эмалированного изделия необходимо, чтобы
сталь содержала не больше
0,12% углерода. Этим
требованиям удовлетворяют
качественные конструкционные
стали 08 и 10 по ГОСТ В 1050—41.
Для литых изделий нужно
применять чугун с
содержанием 3,2—3,6% углерода, при
содержании графита не ниже
60% от общего содержания
углерода. Содержание кремния
может колебаться в пределах
1,7—4,4%, в зависимости от
толщины стенок. По механической
прочности чугун должен
удовлетворять следующим
требованиям: предел прочности при
растяжении 18—21 кг/см2, при
изгибе 36—40 кг/см2. Этому
требованию удовлетворяет чугун
марки СЧ 18—36 и СЧ 21—40
(ГОСТ 1412—48).
На рис. 59 изображен
эмалированный аппарат с мешалкой,
выполненный в соответствии с
приведенными выше требова-
ни ями.
Нередко в эмалированной
аппаратуре применяют детали и
узлы, изготовленные из химически стойких сталей; на рис. 60
показано применение этих сталей в подпятнике и штуцере
эмалированного аппарата с нижней выгрузкой. Эмалированная
аппаратура изготовляется самых разнообразных видов и
размеров. В эксплуатации имеются чугунные эмалированные аппараты
емкостью до 10 ж3 и стальные—емкостью до 25 м3.
В различных отраслях промышленности применяется
следующая эмалированная металлическая аппаратура: открытые и за-
Рис. 59. Эмалированный аппарат
с мешалкой:
1—обечайка; 2—крышка; 3—рубашка;
4—воротник; 5—вал с мешалкой; б—
сальник; 7—вывод трубы; 8 и
9—смотровые окна; ю—труба для термометра
или пирометра; и—штуцер; 12 и
13—штуцеры для подвода пара и
отвода конденсата.
\т>
Моидмь металл
Нержавеющая
сталь
крытые резервуары и
сосуды, нутч- и друк-фильтры,
кристаллизаторы,
выпарные чаши и котлы (с
непосредственным огневым
обогревом или с паровым
обогревом), выпарные
вакуум-аппараты и
перегонные кубы,
ректификационные колонны, смесительные
барабаны и мешалки,
автоклавы и монтежю,
насосы, трубы и фасонные
детали к ним и т. п.
В этих аппаратах
хранят агрессивные жидкости
и производят различные
операции: фильтрацию,
кристаллизацию,
выпаривание, перегонку,
хлорирование, сульфирование,
Рис. 60. Устройство подпятника в эмали- абсорбцию, смешивание,
Нержавеющая
сталь
рованном аппарате.
перекачку и др.
Рис. 61 А. Подвеска змеевиков на
кронштейнах.
Рис. 61 Б. Подвеска змеевиков
через штуцер.
173
При необходимости установить внутри аппарата
нагревательные элементы, последние выполняют в виде змеевиков и
изготовляют из спецстали или из черных металлов; в последнем случае
трубы змеевиков снаружи эмалируют.
Змеевики или подвешивают к кронштейнам, которые
ввинчивают на резьбе в бобышки, приваренные к наружной
поверхности аппарата (рис. 61 А), или опорную конструкцию
змеевиков закрепляют в штуцере аппарата (рис. 61 Б). В обоих случаях
опорные конструкции выполняют из химически стойких сталей.
Вода
дода
Конденсат
\ларш
Рис. 62. Одноходовой теплообменник:
I—сосуд с глухой рубашкой; 2, 3—концентрические
сосуды.
Весьма широко распространены в химической
промышленности кожухотрубные теплообменники. Изготовляют
теплообменники с поверхностью охлаждения 10 м2, в которых
покрыты эмалью внутренняя поверхность корпуса и трубной
решетки, а также наружная поверхность труб. Очевидно, что для
эмалированных аппаратов не может быть допущена развальцовка
труб, применяемая при изготовлении таких теплообменников
из металлов.
На практике нашли применение эмалированные
теплообменники, представляющие собой несколько концентрически
расположенных сосудов, соединенных между собой на болтах.
174
На рис. 62 представлен одноходовой
теплообменник-дефлегматор. Он состоит из трех концентрических сосудов /, 2 и 3. Со*
суд 1 снабжен глухой рубашкой. Внутренняя поверхность сосуда 1
и наружная поверхность сосуда 2 покрыты эмалью.
Подобным же образом изготовляют двух- и трехходовые
теплообменники, увеличивая соответственно число цилиндрических
сосудов.
Приемка эмалированной аппаратуры
При приемке эмалированных аппаратов надо производить
испытания на прочность прилипания эмали, на отсутствие
внешних дефектов, непроницаемость, термостойкость и химическую
стойкость эмали.
При испытании прочности прилипания эмали эмалевый
покров обстукивают деревянным молотком с округленной головкой,
покрытой кожей; вес молотка 250 г. При этом не должно
происходить отскакивания эмали и не должны появляться трещины.
Чтобы обнаружить
внешние дефекты,
эмалированную
поверхность обмазывают
краской (например, 1 %-ным
раствором красителя
мети лфиолетового),
которую затем стирают
сухой тряпкой; при этом
даже волосяные
трещины становятся
заметными .
Для определения
непроницаемости в
испытываемый аппарат
наливают 1%-ный раствор
хлористого натрия и
составляют электриче-
В качестве
постоянно-
Рис. 63. Схема высокочастотного детектора
для испытания эмалевых покрытий:
j—розетка штепсельная нормальная; 2—двухполюсный СКУЮ
рубильник; 3— конденсатор; -/—переключатель; 5—ви- ИСТОЧНИКа
братор механический; б—электрод угольный; К,, И2— u^nnawPUUPM
катушки вибратора; Л*э—катушка трансформатора (пер- l ° юка напряжением
вичная); Я.-то же вторичная). 1 Ю—120 в Применяют
анодную батарею или
пользуются током от осветительной сети через выпрямитель.
Положительный полюс присоединяют к металлическому
электроду, который опускают в аппарат, а отрицательный полюс
присоединяют к неэмалированной части аппарата. В цепь
включают также и миллиамперметр. Эмалевое покрытие считается
плотным, если в течение 5-минутного действия тока раствор в
аппарате не окрасился от прибавления фенолфталеина, не поя-
175
вилось пузырьков и стрелка миллиамперметра не
отклонилась.
Описанным методом трудно установить место дефекта в
эмалевом слое. Для этого следует применять детектор, описанный на
стр. 283—284, или детектор, схема которого представлена на рис. 63.
Основными частями схемы высокочастотного детектора
являются электромеханический вибратор с двумя катушками
и конденсатором, трансформатор, переключатель напряжения,
рукоятка с проводом и угольным электродом.
Прибор питается переменным током 220 в, и на выходе
напряжение равно 4000—8000 в при частоте 65 000 периодов в 1 сек.
При питании током 110 в напряжение на выходе соответственно
ниже.
После включения прибора проводят угольным электродом
по эмалевой поверхности; при этом происходят небольшие
искровые разряды, сопровождающиеся фиолетовым свечением. При
наличии в эмали дефектов (пор, трещин, вздутий) или при
недопустимо тонком слое @,1—-0,3 мм) в этих местах происходит
дуговой разряд, сопровождающийся сильным треском и
искрами белого цвета, точно указывающими место дефекта. После
дуговых разрядов на месте дефекта остается белый налет.
Процесс испытания описанным прибором несложен и при емкости
испытуемого аппарата 3—4 м3 продолжается всего 20—30 мин.
Термическую устойчивость эмалевого слоя в изделиях
определяют путем постепенного нагрева до 100° аппарата,
наполненного водой, с последующим естественным его охлаждением.
Нагрев воды в аппарате производится паром, который подают в
рубашку под давлением 3 ати. В некоторых случаях после первого
испытания производят вторичное испытание, при котором
охлаждение аппарата осуществляют, пропуская через рубашку
холодную воду. В случае отсутствия после испытания видимых
дефектов эмалевый покров испытывают на непроницаемость по одному
из описанных выше методов.
Для определения химической стойкости эмалевого покрова
в аппарат наливают 20%-ную соляную кислоту и оставляют ее
в аппарате 24 часа при температуре, предусмотренной
техническими условиями A8—50°). После удаления соляной кислоты
эмалевый покров испытывают на непроницаемость.
Монтаж и эксплуатация эмалированной аппаратуры
При монтаже и эксплуатации эмалированных аппаратов не
следует забывать, что с ними, как и с керамическими изделиями,
нужно обращаться осторожно и аккуратно.
• Эмалированные аппараты, даже в упакованном виде, надо
хранить в закрытом помещении. К месту монтажа аппараты
следует доставлять в заводской упаковке. Перед монтажем каждую
деталь необходимо осмотреть, обнаруженные дефекты или устра-
176
нить, или заменить поврежденную деталь новой. Ни в коем
случае нельзя монтировать аппарат с поврежденными деталями.
При пользовании подъемными приспособлениями надо
следить, чтобы цепи или крюки не касались эмалевого слоя. Его
нужно защитить прокладками из дерева, резины, тряпок и т. п.
Во время монтажа нельзя оставлять аппарат открытым, так как
при падении в него молотка, болта и т. п. эмалевый слой может
быть поврежден.
При соединении отдельных деталей аппарата нужно
соблюдать осторожность, особенно при монтаже мешалок и крышек,
когда эмалированные поверхности соприкасаются. Еще до затяжки
болтов необходимо проверить плотность прилегания прокладки
к изделию и отрегулировать ее одинаковую толщину в
различных местах. Болты надо затягивать постепенно и равномерно во
всех направлениях. Безусловно не допускается приварка какой-
либо детали к эмалированному аппарату.
Во время эксплуатации эмалированных аппаратов нельзя
пользоваться железными черпаками, ломами, лопатами и т. п.
Необходимо возможно чаще очищать аппарат от накипи и
других загрязнений. Всегда надо помнить, что для эмалевого слоя
опасны местные перегревы и резкие перепады температур;
поэтому нельзя направлять струю пара или пламя газовой горелки
в одну точку аппарата или наполнять горячий аппарат
холодным раствором. Нельзя допускать нагревания незаполненного
или частично наполненного аппарата.
Использование аппарата с поврежденной эмалью обычно
приводит к полному его разрушению. Поэтому в случае повреждения
эмали нужно исправить дефекты или отправить аппарат для ре-
эмалировки.
В зависимости от характера работы аппарата, его размеров
и формы, для исправления эмали применяют золотые пломбы,
кислотоупорные цементы, лаки и композиции на основе
пластических масс, а также частичную футеровку аппарата.
Литература к гл. VIII.
1. В. Я. Локшин, Эмалированная аппаратура, Л. М. Народный комиссариат
местной промышленности РСФСР, 1936.
2. Е г о же, Основные типы чугунной эмалированной аппаратуры,
Химическое машиностроение № 1, 29 A935).
3. В. И. Савченко, И. И. Алексеев, Конструирование стальных
аппаратов для эмалирования, Химическое машиностроение №22 A 939).
12 Поляков
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Химически стойкие органические материалы в большинстве
случаев представляют собой высокомолекулярные вещества,
стойкие по отношению ко многим агрессивным агентам. Химическая
стойкость органических материалов зависит от их состава,
молекулярного веса, строения. Высокомолекулярные вещества,
полученные при реакциях конденсации или полимеризации, в
большинстве случаев химически более стойки, чем
низкомолекулярные соединения, из которых они получились. Перевод
ненасыщенных соединений в насыщенные, например, при полимеризации
и оксидации растительных масел, при вулканизации каучука,
повышает их химическую стойкость.
Окислительные среды (азотная кислота, концентрированная
серная кислота и др.), как правило, разрушают органические
материалы, тогда как в неокислительных средах эти материалы
стойки. Органические растворители также действуют
разрушающе на большинство этих материалов.
Разрушение органических материалов под действием
агрессивных сред чаще всего сопровождается увеличением
первоначального веса и объема материала (его набуханием), тогда как
при разрушении силикатных материалов, наоборот, происходит
уменьшение веса.
Химически стойкие органические материалы имеют ряд
преимуществ по сравнению с неорганическими материалами. Многие
из этих материалов легко можно обрабатывать на станках,
прессовать, сваривать, штамповать, формовать, склеивать и т. п.
Эти свойства позволяют конструировать из органических
материалов различную химическую аппаратуру, изготовление которой
из неорганических материалов очень сложно, а в некоторых
случаях совершенно невозможно.
Однако область применения органических материалов
ограничена их невысокой теплостойкостью. Температурный предел
применения многих из этих материалов не превышает 100°.
ГЛАВА IX
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИХ
ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Удельный вес. Удельный вес определяют по формуле
, а
~~ а— Ь
где а—вес образца в воздухе;
Ь—вес образца в воде.
Для большинства пластических масс техническими условиями
предусматриваются размеры образца 120±2х 10+0,2X 15+0,2 мм.
Объемный вес определяют теми же методами, что и в случае
неорганических материалов (стр. 13).
Водопоглощение. Органические химически стойкие
материалы, которые не имеют пор, все же адсорбируют воду, вследствие
чего увеличиваются их объем и вес (набухание). Водопоглощение
(набухание) таких материалов, например пластических масс,
определяют так же, как при испытании неорганических веществ,
с той только разницей, что материал выдерживают в дестиллиро-
ванной воде 24 часа при +20°+ 5° (ГОСТ 4650—49).
Водопоглощение вычисляют по формуле
^•100
В=
где В—водопоглощение в %;
Рх—вес образца до испытания;
Р%—вес образца после пребывания в дестиллированной
воде в течение 24 час. при температуре 20 +5°.
Водопоглощение (набухание) лаковых пленок (ОСТ 10086—
39, МИ 32) определяют следующим образом. На стеклянную
пластинку или на пластинку из белой жести (подкладку) наносят
лаковое покрытие; способ нанесения и сушка лаковых пленок
приведены ниже при описании методов испытания этих пленок.
Чтобы лаковое покрытие не отслаивалось у краев пластинки,
края пластинки парафинируют. В сосуде расплавляют парафин
и в него погружают на высоту 0,5 см поочередно все четыре
стороны пластинки.
Пластинки устанавливают вертикально в сосуде, наполненном
дестиллированной водой при 20°. Через определенный
промежуток времени, указанный в технических условиях, пластинки
вынимают, высушивают между листами фильтровальной бумаги
и взвешивают.
12* 179
В этом случае водопоглощение вычисляют по формуле
(з-б)-100
В~ 6-а
где а—вес металлической пластинки без покрытия;
б—вес пластинки с покрытием до испытания;
в—вес пластинки с покрытием *и с парафинированными
краями до 'испытания в воде;
г—вес той же пластинки после испытания в воде.
Теплостойкость. Метод определения теплостойкости,
принятый для эбонита, некоторых пластических масс и других
аналогичных материалов, основан на определении температуры, при
которой испытуемый образец под действием определенного
изгибающего момента испытывает деформацию определенной величины
(ОСТ НКТП 3080 и ГОСТ 272—41).
Образец / длиной 120 мм с поперечным сечением 15x10 мм
устанавливают вертикально и одним концом укрепляют при
помощи винта 2 (рис. 64). Ко второму концу образца горизонтально
прикрепляют при помощи зажима 3 рычаг 4 с грузом 5 таким
образом, чтобы вызвать в образце изгибающее напряжение в
50 кг1смг. Рычаг 4 снабжен штоком 6, который ходит в
направляющем гнезде 7. Отсчет деформации производится по шкале 8.
Температура, при которой конец рычага опустится на 6 мм,
характеризует теплостойкость ма-
. териала.
Рис. 64. Прибор Мартене а для
испытания пластических масс и эбонита на
теплостойкость:
/—образец; 2—винт для закрепления
образца; 3—вашим; 4—рычаг; б—груз;
б—шток; ?—гнездо; 8—шкала;
9—термометр; ю—корпус термостата.
Рис. 65. Прибор для измерения
термических деформаций битумов:
1—горизонтальная ось; 2—нож; 3—обра-
вец; 4—шкала; 5—рычаг;
б—металлическая пластинка; 7—подставка; 8—груз;
9—термометр.
Этим способом нельзя определять теплостойкость битумов,
хлорвинилового пластиката и других материалов, сильно
деформирующихся при изгибе. У этих материалов определяют
термическую деформацию при сжатии.
180
Термическую деформацию битумных материалов определяют
согласно ОСТ 23065—40 на приборе, представленном на рис. 65.
Прибор вместе с образцом помещают в термостат и нагревают в
течение 4 час. при заданных температуре и нагрузке. Величину
термической деформации отсчитывают на ¦ шкале 4.
Для той же цели при испытании полихлорвиниловых пластика-
тов образцы, отпрессованные в виде цилиндров диаметром и
высотой 10 мм, закладывают между стеклянными пластинками,
помещают в термоетат при 80° и подвергают в течение 24 час.
действию груза в 2 кг. Затем образцы охлаждают и определяют
термическую деформацию (я) по формуле
КК -100
К
где hx—первоначальная высота образца в мм;
h2—высота образца после испытания в мм.
Температура размягчения. Асфальты, битумы, пеки, смолы
представляют собой сложные смеси взаимно растворимых
органических веществ с различной температурой плавления. Поэтому,
прежде чем перейти в жидкое состояние, они в определенном
интервале температур размягчаются—становятся подвижными и
пластичными. Температуру размягчения этих материалов опре-.
деляют методом «кольцо и шар» и ртутным методом.
Температуру размягчения по методу «кольцо и шар»
определяют следующим образом. Стальной шарик весом 3,45—3,55 г
(диаметр 9,5 мм) помещают на залитое слоем материала кольцо
диаметром 16 мм и высотой б мм. Кольцо с наложенным на него
шариком укрепляют на штативе и помещают в стакан с
глицерином; стакан устанавливают на песчаную баню. Температура, при
которой шарик выпадет из кольца, фиксируется как температура
размягчения испытуемого материала (ОСТ 7872—39, МИ 35а).
По ртутному методу стеклянную трубочку диаметром 6 мм
и высотой 5 мм заполняют расплавленным испытуемым
материалом. Эту трубочку соединяют встык резиновой трубкой со
стеклянной трубкой того же диаметра, но длиной 100 мм. В
последнюю трубку наливают 5 г ртути. Нижнюю часть трубки с
испытуемым материалом помещают в стакан с глицерином и стакан
устанавливают на песчаную баню. Температуру, при которой
наблюдается прорыв ртути, фиксируют как температуру размягчения
материала.
Температура размягчения, определяемая этим методом, всегда
на 5—10% меньше температуры, определяемой методом «кольцо
и шар».
Определяют также температуру каплепадения
материала. Для этой цели испытуемый материал помещают в
небольшую чашечку, которую слегка подогревают, чтобы
материал стал пластичным и мягким. Дно чашечки имеет отверстие
диаметром 3 мм. В чашечку вставляют металлический патрон,
181
в который заключен термометр. Чашечку с патроном
помещают в стеклянный термостат, снабженный обратным
холодильником. Термостат нагревают парами анилина (температура
кипения анилина 189°). Температуру в момент, когда из отверстия
чашечки вытечет и оторвется первая капля материала, считают
температурой каплепадения (ОСТ НКТП 7872/2292, МИ 7ж-36).
Жаростойкость. Образец длиной 120 мм и площадью сечения
15x3 мм закрепляют в горизонтальном положении и на 3 мин.
приводят с ним в соприкосновение накаленный до 950° силитовый
стержень.
Жаростойкость (ж) материала вычисляют по формуле
ж = а-l мг/см
где а—потеря в весе испытуемого образца в мг;
I—длина сгоревшей части образца в см.
Условно установлено шесть степеней жаростойкости:
Значение ох I Жаростойкость
Более 100000 • . . . . О
100 000—10 000 1
10000— 1000 2
1000— 100 3
100— 10 4
Менее 10 5
Температура вспышки. Температура, при которой выделяю-
щиеся из нагретого материала летучие легковоспламеняющиеся
вещества загораются от поднесенного огня, называется
температурой вспышки. Определяется в приборе Бренкена (ОСТ ВКС
7872, МИ 12д-35).
Морозостойкость. Морозостойкость характеризуется
способностью материала при пониженных температурах сохранять
неизменными свои основные свойства. Существуют различные
методы испытания материалов на морозостойкость; опишем
главнейшие из этих методов.
При испытании на морозостойкость (ТУ МХП 1162—44;
393—48 и др.) образцы длиной 100 мм и шириной 10 мм
помещают в открытую ванночку, в которой находится смесь спирта
и кусочков твердой углекислоты. В этой ванночке образны
выдерживают 10—15 мин., после чего, не вынимая образцов.из
охлаждающей смеси, их подвергают изгибу на 180°, причем место
перегиба проглаживается гладилкой. Выгнутые образцы не должны
иметь трещин в месте перегиба.
Замораживание образцов можно производить не только в ука?
занной охлаждающей смеси, но и в специальной камере холода,
Для испытания на морозостойкость асфальтово-пековых
материалов (ОСТ 23065—40) их наносят в виде пленки на
металлическую пластинку и после этого замораживают при —20°. Затем
182
на пластинке при постепенном повышении температуры делают
ножом надрезы (через каждый градус повышения температуры).
За температуру морозостойкости (хрупкости) материала
принимают температуру, при которой наблюдается переход от царапины
с рваными краями к разрезу с ровными краями.
Морозостойкость резины (ГОСТ 408—41) характеризуется
коэффициентом морозостойкости (/Q и коэффициентом
возрастания жесткости {Кв.ж). Коэффициент морозостойкости
где /—удлинение образца, вызванное нагрузкой (в кг) при
комнатной температуре, в мм;
/3—удлинение в мм охлажденного образца при той же
нагрузке.
Коэффициент возрастания жесткости вычисляют по формуле:
~ р
где Я3—нагрузка, вызвавшая заданное удлинение образца
(в мм) при комнатной температуре, в кг;
Р—нагрузка, вызвавшая то же удлинение охлажденного
образца, в кг.
При испытании на морозостойкость пленок лаков, клеев,
красок и т. п. на образцы из жести наносят слой испытуемого
материала. Образцы высушивают сначала на воздухе, а затем в
термостате по режиму, установленному техническими условиями
для данного материала. После охлаждения наносят второй слой
испытуемого материала, снова высушивают и охлаждают. Число
слоев лака, краски и т. п. наносится в соответствии с
техническими условиями, но не менее двух слоев.
Окрашенные образцы выдерживают в камере холода при
заданной температуре в течение 2 час. Затем образцы вынимают
из камеры и выдерживают при 18—20° в течение 30 мин., после
чего их подвергают осмотру через лупу с 4-кратным увеличением.
Пленка не должна иметь трещин. В некоторых случаях те же
образцы подвергают испытанию на гибкость методом, описанным
на стр. 195.
Твердость. Шкалу минералов применяют только для самых
твердых материалов органического происхождения. Твердость
пластических масс определяется следующим образом (ГОСТ
4670—49). Шарик диаметром 5 мм вдавливается в образец
материала, представляющий собой пластинку или брусок толщиной
не менее 10 мм.
Число твердости равно отношению приложенной силы к
поверхности шарового сегмента отпечатка и подсчитывается по
формуле
2Р
LJ
183
где Нь—число твердости в кг! мм2;
D—диаметр шарика в мм;
d—диаметр отпечатка в мм;
Р—сила, приложенная к шарику.
Сила, приложенная к шарику, должна быть равна 50 кг для
материалов, имеющих число твердости до 20 кг/мм2, и 250 кг
для материалов, имеющих число твердости свыше 20 кг/мм2.
Для более мягких материалов (резина, пластикат и т. п.)
определение твердости производится на приборе, называемом
«твердомером» (ГОСТ 263—41), и заключается в погружении
с некоторым усилием в испытуемый образец притуплённой иглы
прибора. Результаты испытания, т. е. глубина погружения
притуплённой иглы, отмечаются стрелкой на шкале, имеющей
деления от 0 до 100.
Твердость резины чаще всего определяют по глубине
вдавливания в нее стального шарика диаметром 5 мму находящегося
под нагрузкой 1 кг. Показатель твердости (Н5) вычисляют по-
формуле
ndh
где Н5—число твердости в кг/см2 (индекс «5» указывает
диаметр шарика в мм);
Р—величина груза в кг (в данном случае Р равно 1
h—глубина погружения шарика в см;
d—диаметр шарика в см (в данном случае d равно 0,5
Для определения условной твердости пленок лакокрасочных
покрытий применяют маятниковый аппарат (ГОСТ 5233—50).
Мерой условной твердости лакового покрытия, измеряемой по
этому методу, является отношение времени затухания колебаний
маятника, опорная призма которого лежит на поверхности
испытуемого покрытия, ко времени затухания колебаний того же
маятника, когда опорная призма его лежит на зеркальном стекле.
Для определения времени затухания колебаний маятник
отводят на угол в 5° и отмечают время, когда амплитуда его
колебания уменьшится до 2°.
Предел прочности при растяжении. Образцы пластических
масс и резин для испытания на растяжение по ГОСТ 4649—49
и ГОСТ 270—41 должны иметь размеры, указанные на рис. 66.
Образцы слоистых материалов вырезают в двух
направлениях: по длине и по ширине листа, по 5 шт. в каждом
направлении.
Испытание должно производиться при медленном нарастании
нагрузки до разрушения образца. Скорость деформации образца
в направлении растягивающей силы должна находиться в
пределах от 2 до 5 мм/мин для формованных материалов; для
материалов, дающих большое удлинение (резина, пластикаты и др.),—
184
в пределах от 50 до 500 мм/мин. Величина этой скорости зависит
от свойств материала и устанавливается соответствующими
техническими условиями.
Предел прочности при растяжении вычисляют по формуле
*.= —
где ое—предел прочности при растяжении в кг/см2;
Рь —величина разрушающей нагрузки в кг;
FQ—площадь наименьшего поперечного сечения образца,
измеренного до разрыва, в см2.
+ 60 ¦*
240
—г 120
||
*~~120
4
*-^Ч
ПУ
rw
¦во*-
О
г
sC W
"Т—^С_— /^
¦?
17,5
¦25+Щ5
Рис. 66. Размеры и форма образцов для испытания на
растяжение:
А. Формованные и прессованные материалы. Б. Слоистые материалы.
В. Резина.
В качестве дополнительной характеристики некоторых
материалов (резина, пластикаты и др.) пользуются показателями
относительного (8Й) и остаточного F6) их удлинения:
? _ (lb — /0) 100
6 _ (/2 — /г) 1QQ
* k
где /0—длина рабочего участка образца (С—Сг на рис. 66,В)
до испытания в мм;
1Ь—длина рабочего участка образца в момент разрыва в мм;
/2—длина рабочего участка по двум сложенным вместе
частям разорванного образца в мм.
185
Предел прочности при растяжении материалов на основе
битумов и пеков (битумные композиции, пекобетон и др.)
определяют на рычажном приборе (см. рис. 2 на стр. 20).
Для определения предела прочности и удлинения при
растяжении лаковых и других пленок (ОСТ 10086—39, МИ 35)
применяют разрывную машину мощностью до 5 кг. Этот метод
применим только для тех лакокрасочных покрытий, для которых
могут быть получены свободные пленки, т. е. пленки, которые
можно снять с поверхности. Свободную пленку получают или на
бумажной кальке, предварительно покрытой декстриновым клеем,
или же на стеклянных пластинках, обработанных 5%-ным
раствором азотной кислоты (ОСТ 10085—39, МИ 34).
Предел прочности при сжатии. Определение предела прочности
при сжатии производят способом, аналогичным способу испытания
неорганических материалов. Принятые формы и размеры
образцов следующие: для битумных композиций, асфальтов и пеков—
куб с размером ребра 30 мм (ОСТ 23065—40); для прессованных
или фэрмованных пластических масс—цилиндр высотой 15 мм
и диаметром 10 мм; для слоистых пластиков—прямоугольный
параллелепипед высотой 15 мм с основанием 10x10 ami.
Испытание материалов из пластических масс производят по ГОСТ 4651—49.
При испытании резины (по ГОСТ 265—41) образец
представляет собой цилиндр диаметром не менее 20 мм и высотой,
превышающей диаметр не более чем в 1,5 раза. Образец сжимают между
двумя параллельными плоскостями и измеряют относительную
и остаточную деформацию. Сжатие производят при определенной
нагрузке или до определенной величины деформации.
Измерение величин относительной и остаточной деформации
при заданной нагрузке или величины нагрузки, вызывающей
заданную деформацию, производят только при четвертом сжатии.
После каждого сжатия образец освобождают и дают ему отдых
в течение 1 мин.
Относительное сжатие (8J, относительную остаточную
деформацию FJ и удельную нагрузку при сжатии (з) вычисляют
по формулам:
где/z,,—высота образца до испытания в мм;
hx—высота образца под сжимающей нагрузкой в мм;
h2—высота образца после испытания и 1 мин. отдыха в мм;
Р—нагрузка при сжатии в кг;
Fo—площадь поперечного сечения образца до испытания
2
в см2.
Предел прочности при статическом изгибе. Испытание
материалов из пластических масс производят по ГОСТ 4648—49,
эбонита по ГОСТ 255—41.
J86
Определение предела прочности при статическом изгибе
заключается в приложении возрастающей сосредоточенной нагрузки
к середине свободно лежащего на двух опорах образца (рис. 67,Л)
до его излома. Вычисляют напряжение, возникающее при
изломе под действием этой нагрузки. Для испытания может быть
использована любая испытательная машина, снабженная
приспособлением для изгиба образца до его разрушения (рис. 67,5),
причем скорость деформации в направлении приложения
нагрузки должна находиться в пределах 5—10 мм/мин. При испытании
эбонита скорость деформации 25 мм/мин.
/\« 100 «-
A " *
Рис. 67. .Определение прочности при статическом
изгибе:
А. Схема расположения образца. Б. Приспособление для
испытания на изгиб. 1—штанга для приложения усилия;
2—образец; з—опоры; 4—скоба.
Образцы формованных материалов из пластических масс и
эбонита должны иметь размер 120x15x10 мм, а образцы
слоистых материалов 120x10x10 мм. Расстояние между опорами
(/) должно составлять 100 мм. В случае же необходимости
изготовления образцов меньшего поперечного сечения отношение
высоты к ширине должно быть равным 1,5 : 1. Применяются
также образцы размером 4x6x55 мм; в этом случае расстояние
между опорами равно 40 мм.
Предел прочности при изгибе вычисляют по формуле
^ = — = ^ Л- кг/см2
где М—изгибающий момент в кг-см;
W—момент сопротивления в см3;
I—расстояние между опорами в см;
Р—величина изгибающей силы в кг;
а—ширина образца в см;
h—высота образца в см.
Удельная ударная вязкость. Испытание материалов из
пластических масс (ГОСТ 4647—49) основано на определении количе-
187
ства работы, необходимой для разрушения стандартного образца
при испытании его на изгиб ударной нагрузкой на приборах,
работающих по схеме маятникового копра.
Образцы изготовляют
таких же размеров, как и
для определения предела
прочности при статическом
^ изгибе. При стандартной
длине образца расстояние
между опорами равно 7 см,
при длине 5,5 см оно
составляет 4 см.
В случае необходимости
испытания надрезанных
образцов форма и размеры
надреза должны
соответствовать указанным на
рис. 68,Л. Ударяющий нож
маятника должен иметь
форму, указанную на рис.
68,5. Образец укладывают
на опоры так, чтобы удар
пришелся по его широкой
стороне. Надрезанные
образцы укладывают надрезом вниз таким образом, чтобы удар
ножа маятника пришелся против ослабленного сечения.
Удар по образцу производится только 1 раз. Испытание, при
котором образец не переломился, считается неудавшимся
вследствие недостаточной мощности копра. Испытание повторяют с
новым образцом, увеличивая силу удара.
Удельную ударную вязкость (ак) вычисляют по формуле
Рис. 68. Определение ударной вязкости:
А. Образец с надрезом. Б. Схема определения
ударной вязкости. I—образец; 2—надрез; 3—нож
копра.
Где ак— удельная ударная вязкость в кгсм/см2;
Q—работа, затраченная на разрушение, в кгсм;
F—площадь поперечного сечения образца в см2.
Величину работы Q находят по соответствующим таблицам или
вычисляют по формуле
Q = Р -г [(cos р — cosa) — (cos f — cos a) -1±11
где Р—вес маятника в кг;
г—расстояние от оси подвеса маятника до центра тяжести
в см;
a—уГол поднятия маятника;
р_угол взлета маятника после разрушения образца;
^—угол взлета маятника при холостом ходе.
1 8
Определение хрупкости эбонита (ГОСТ 258—41)
производят таким же методом, как и определение ударной
вязкости пластических масс.
Показатель хрупкости вычисляют по формуле
,_ Q
bhl
где з —показатель хрупкости в кг/см3;
Ь и h—ширина и высота образца в см;
I—расстояние между опорами в см.
Дуктильность (растяжимость). Свойство асфальтов и
битумов вытягиваться под влиянием приложенной нагрузки в
тонкие нити называется дуктильностью. Дуктильность
характеризует текучесть и эластичность асфальто-пековых материалов.
Величину дуктильности определяют в специальном
приборе.
Материал, отлитый в виде восьмерки, растягивают при
заданной температуре (обычно 25°) и скорости вытягивания 5 см/мин.
Показателем дуктильности считают величину удлинения образца
в сантиметрах в момент разрыва его нити (ОСТ 17872, МИ 6в-40).
Пенетрация (проницаемость). Пенетрация битумно-пековых
материалов определяется глубиной проникновения в испытуемый
материал иглы диаметром 1 мм при нагрузке в 100 г,
действующей в течение 5 сек. при 25°. Глубину проникновения иглы измеряют
в десятых долях миллиметра. Таким образом, например,
пенетрация 25 означает проникновение иглы на глубину 2,5 мм (ОСТ
17872, МИ бв—40).
Пенетрацию других материалов определяют в соответствии
с установленными для них техническими условиями. Например,
для определения пенетрации пластиката (ТУ МХП 1162—44;
398—48) применяют иглу диаметром 3,5 мм, а испытание ведут
при 70° под давлением 5 кг/смг в течение 30 мин.
Вязкость. Качество антикоррозионных покрытий в
значительной мере зависит от правильно выбранной вязкости лаков
и смол.
Различают вязкость динамическую и кинематическую.
Единицей динамической вязкости является пуаз (г/см-сек) или сотая
часть пуаза—сантипуаз; единицей кинематической вязкости—
стоке (смг1сек) или сотая часть стокса—сантистокс. Если для
данного раствора т^—динамическая вязкость прн температуре t
в пуазах (г/см-сек), vt—кинематическая вязкость в стоксах
(см*/сек) и it—плотность (г/см3) при той же температуре, то
189
Кинематическую вязкость в сантистоксах определяют в
вискозиметре (рис. 69) и вычисляют по формуле
где К—константа вискозиметра;
/—время истечения жидкости из капилляра от метки а
до метки Ь в секундах.
В зависимости от вязкости продукта
применяются вискозиметры с диаметром
капилляра 0,6—4,0 мм. Если константа
прибора неизвестна, то определяют при
температуре 20° время истечения (t20) между
теми же метками (а и Ь) жидкости, вязкость
которой при температуре 20° известна,
например воды, трансформаторного масла, раствора
сахара и т. д., и после этого вычисляют
К по формуле
1У- ^20
где v2Q—вязкость одной из указанных
жидкостей при 20°;
^20—время истечения этой же жидкости
при 20°. %№&$&&**
Динамическую вязкость исследуемой
жидкости в сантипуазах вычисляют по
следующей формуле:
B0
Если известна динамическая вязкость (y/20)
жидкости, то константа вискозиметра может
быть вычислена по формуле
у __ %0
720^20
где г20—плотность этой жидкости при 20°.
Рис. 69. Капиллярный
вискозиметр (а и Ь—
метки на капилляре).
При практических работах наиболее часто определяют
условную вязкость при помощи воронки НИИЛК или вискозиметра
Энглера (ОСТ 10086—39, МИ-5). Условной вязкостью называют
отношение времени истечения 200 мл жидкости ко времени
истечения такого же объема дестиллированной воды.
В вискозиметре (воронке) НИИЛК (рис. 70) условная вязкость
определяется временем (в секундах), в течение которого при 20°
из воронки вытечет 100 мл испытуемой жидкости. В зависимости
от технических условий, установленных для данного продукта,
на конец трубки 2 навинчивают съемнсе сопло диаметром в 2, 4
и 7 мм. По этому же принципу измеряется условная вязкость
в вискозиметре Форд-Энглера.
Воронка НИИЛК применяется для жидкостей с условной
вязкостью не выше 30 мин. и не ниже 5 сек.
190
Для продуктов, условная вязкость которых по воронке
НИИЛКпри 20° ниже5 сек., а также для более вязких продуктов,
испытываемых при температуре 50 и 100°, применяется
вискозиметр Энглера (рис. 71). Вязкость
определяют при разных
температурах, в зависимости от
консистенции материала. Условная
единица вязкости носит
наименование градуса Энглера (СЕ).
4
3/
¦ ff
Рис. 70. Вискозиметр НИИЛК:
I—воронка; 2—трубка; 3—кран;
4—отверстие для ввинчивания
съемного сопла; 5—бортик для
слива избытка продукта; б—водяная
рубашка; 7—штуцер для подвода
и отвода воды, нагрет* й до 20°;
8—крышка; 9—отверстие для
термометра: 10—штатпв; 11 и
12—регулировочные винты.
Рис. 71. Вискозиметр
Энглера:
1—резервуар для
испытуемого продукта; 2—водяная
или масляная ванна;
3—крышка; 4—термометры;
5—деревянный штепсель;
б—мешалка;
7—измерительная колба; 8—кольцевая
горелка; 9—отверстие сточной
трубки; 10—указатели
уровня.
Вязкость по Энглеру вычисляют по формуле
f
где t—время истечения 200 мл испытуемого продукта при
данной температуре в сек.;
/20—время истечения из того же прибора дестиллирован-
ной воды при 20° в сек,
В стандартном приборе время истечения 200 мл воды,
называемое водным числом, колеблется в пределах 50—52 сек.
Перевод кинематической вязкости в условную вязкость по
Энглеру и обратно приведен в табл. 44.
191
Таблица 44
Перевод кинематической вязкости в условную вязкость по Энгдеру и обратно
1
Сантистоксы
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Градусы [
Энглера
1.0
1,1
1,2
1,29
1,39
1,48
1,57
1,67
1,76
1,86
1,96
2,05
2,15
2,26
2,37
2,48
2,60
2,72
2,83
2,95
3,07
3,19
3,31
3,43
3,56
Сантистоксы
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
Градусы
Энглера
i
3,68
3,81
3,95
4,17
4,20
4,33
4,46
4,59
4,72
4,85
4,98
5,11
5,24
5,37
5,50
5,63
5,76
5,89
6,02
| 6,16
6,28
6,42
6,55
6,68
1 6,81
i
i
Сантистоксы
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
'. 74
75
Градусы
Энглера
6,94
7,07
7,20
7,33
7,47
7,60
7,73
7,86
8,00
8,13
8,26
8,40
8,53
8,66
8,80
8,93
9,06
9,20
9,34
9,48
9,61
9,75
9,88
10,01
10,15
Чтобы перевести более высокие значения ¦ кинематической
вязкости в условную вязкость по Энглеру и обратно, можно
пользоваться формулами:
О/==7,4ГЕ и °Е = 0
Для определения вязкости высоковязких продуктов
применяется шариковыйвискозиметр (рис. 72). Мерой условной вязкости
является время в секундах, за которое стальной шарик весом
2,10 г (диаметр 8 мм) опустится в испытуемом продукте на
глубину 25 см.
192
/-
Вязкость в сантипуазах (г^) определяют по формуле
r*(d-do)gt
" 4,5/
где г—радиус шарика в см;
d—удельный вес шарика в г/см3;
do—удельный вес испытуемой жидкости в г/см3;
I—расстояние между двумя отметками в см;
t—время падения шарика между двумя отметками в сек.;
g—ускорение силы тяжести в см/сек2.
Делением величины вязкости в сантипуазах на удельный вес
жидкости получают значение вязкости в сан-
тистоксах.
Адгезия. Испытание на адгезию можно
производить, пользуясь рычажным прибором,
представленным на рис. 2 (стр. 20). Время
отверждения вяжущих составов (битумных
композиций, лаков, клеев и т. п.) до проведения
испытания устанавливают в зависимости от свойств
испытуемого материала или в соответствии с
техническими условиями.
Мэжно определять адгезию испытанием на
сдвиг. Для этой цели изготовляют образцы из
того металла, адгезию к которому хотят
определить, согласно рис. 66.Б (нижний образец).
Толщина металла 3—5 мм. Такие
образцы разрезают по середине и одновременно с
этим заготовляют на каждый образец по две
накладки—пластинки размером 2x2 см и
толщиной 2—3 мм. Эти накладки и кснцы
образцов зачищают наждачной бумагой, протирают
спиртом и после этого склеивают испытуемым
лаком или клеем. Склеенные образцы
помещают под пресс, создавая давление в 5—Ю кг/см2,
а если нужно, то и температурный режим в со-
ртветствии с установленными для данного лака
или клея техническими условиями.
Испытание склеенных образцов производят
на разрывной машине. Прочность склеивания (величину адгезии)
еычисляют по формуле
О
8
Рис. 72.
Шариковый вискозиметр
(а и в—метки):
1 ~ ци л и ндрич е с к а я
трубка; 2—термснтат;
3—воронка; 4—проП-
к а; 5 —стек л янная
труПка; 6—отверсше
в стеклянной трубке;
7—термометр;
8—мешалка.
где 5—-прочность склеивания в кг/см2;
Р—разрушающая нагрузка в кг;
F—площадь сдвига в см2.
13 Поляь'ов
193
Площадь сдвига:
F =
где а—ширина накладки в см;
b—длина плоскости сдвига на накладке в см.
Если при склеивании середина накладки точно совпадала с
линией разреза, то Ь обычно равно половине длины накладки.
Специальные испытания лакокрасочных пленок. Помимо
описанных методов испытания, лаковые пленки испытывают на
скорость высыхания, прочность на удар, гибкость (эластичность),
пористость и химическую стойкость. Другие методы испытания,,
например определение цвета, интенсивности окрашивания,
способности полироваться, светостойкости, укры-
вистости и т. п., важные в малярной
практике, но не имеющие отношения к химической,
стойкости, здесь не описаны.
Получение точных и сравнимых
показателей при испытании лаковых пленок во
многом зависит от правильного нанесения
лаковой пленки на образец (подложку).
Испытуемый продукт разбавляют до
консистенции, годной для малярной работы, или
до вязкости, указанной в технических
условиях, и равномерно наносят кистью в виде
тонкого слоя без пропусков и подтеков на
стекло или пластинку из белой жести, в
зависимости от условий испытания (ОСТ 10086—
39, МИ 16).
Скорость высыхания. Пластинку
с нанесенным лакокрасочным покрытием
сушат при 20° до тех пор, пока от дыхания
человека на пластинке не будут
образовываться матовые пятна. Появление таких пятен
свидетельствует об окончании «высыхания"
от пыли».
Высыхание лакового покрытия считают
полным, когда при наложении на него ватного
тампона на покрытии не остаются волокна
ваты и следы от них. Тампон накрывают
деревянной пластинкой площадью 1 см2 с
грузом 200 г и снимают через 0,5 мин. (ОСТ
10086—39, МИ 17).
Прочность на удар (ГОСТ 4765—49).
Пластинку из жести покрывают лаком
и после полного высыхания
укладывают накраской вверх на наковальню / (рис. 73). Лаковую-
пленку подвергают удару груза весом 1 кг, начиная с высоты
50 см и увеличивая высоту падения с каждым последующим ударом,.
Рис. 73. Прибор для
определения
прочности пленки на удар:
1—наковальня для
пластинки с лаковой
пленкой; 2 — ударный болт;
3 — поперечина с
отверстием для болта; 4—груз;
5 — направляющая со
шкалой; 6 — кольцо с
винтом длн
фиксирования высоты подъема
груза.
194
пока под лупой с 4-кратным увеличением не будет
обнаружено разрушение пленки. Прочность на удар характеризуют
высотой в см, при падении с которой груз еще не разрушает обпазца
Гибкость (ОСТ 10086—39, МИ 22). Испытание
производят на приборе (рис. 74), представляющем собой металлическую
пластину,^ в которой закреплены горизонтально стержни
диаметром 20, 15 и \0мм и пластинки длиной \0см, шириной 2 см и
толщиной 5, 3 и 1 мм. Пластинки из жести различной толщины
покрывают лаком и загибают пленкой наружу поочередно вокруг
стержней диаметром 20, 15 и 10 мм, а затем вокруг пластинок
указанных выше размеров. Гибкость определяется диаметром того
стержня или толщиной той пластинки, после загибания вокруг
которой в лупу будет обнаружено повреждение пленки.
Рис. 74. Прибор для определения гибкости пленок:
J—стержни; 2—-пластинки с закругленными кверху краями.
Пористость. Для определения пористости
лакокрасочных покрытий применяют реактив состава:
Красная кровяная соль 1
Хлористый натрий 10
Желатина или агар-агар Ю
1000
Фенолфталеин A0%-ный спиртовый раствор) ... 6 капель
Этим раствором пропитывают полоски фильтровальной бумаги
и во влажном состоянии прикладывают их к покрытому пленкой
образцу из стали. По прошествии 4—5 мин. в местах пор
появляются резкие синие пятна. Пористость выражают числом пор на
10 см2 поверхности испытуемого образца.
Пористость лаковых пленок устанавливается также
гальванометрическим методом (стр. 197).
Водостойкость (ОСТ 10086—39, МИ 31).
Окрашенные и высушенные пластинки погружают в стеклянную ванночку
с дестиллированной водой так, чтобы 2/3 поверхности были
погружены в воду. Испытание проводят при 20°, если техническими
условиями не предусматривается более высокая температура.
1 О*
13 195
Через 2 часа пластинки вынимают, высушивают, подвергают
осмотру и отмечают появление пятен, образование пузырей,
морщин, отслаивания и т. п.
В первый день испытания осмотр производят через каждые
2 часа, в последующие дни—в сроки, указанные в
соответствующих технических условиях.
Водопроницаемость (ОСТ 10086—39, МИ 30). Для
испытания лаковых пленок на водопроницаемость приготовляют
эмульсию, состоящую из 100 мл горячей воды, 8 г желатина и
15 г латекса; последний добавляют по каплям при сильном
перемешивании. Раствор кипятят и фильтруют через вату.
Стеклянные пластинки после кипячения в 5—7%-ном
растворе едкого натра, промывки и сушки покрывают тонким слоем
приготовленной эмульсии. Пластинки, покрытые эмульсией,
сушат в течение 24 час. при 25—30°, затем окрашивают испытуемым
лаком или краской и после этого снова сушат по температурному
режиму, указанному в технических условиях для данного
материала.
На окрашенную пластинку с помощью менделеевской замазки
или воска прикрепляют стеклянный цилиндр без дна. В цилиндр
наливают воду и пластинку периодически осматривают снизу.
Мерой водопроницаемости служит время с момента налива в
цилиндр воды до момента появления белого пятна или отдельных
мелких белых точек в месте проникновения воды сквозь лаковую
пленку.
Химическая стойкость. Для органических
материалов нет общепринятого метода испытания на химическую
стойкость.
В большинстве случаев химическая стойкость органических
материалов определяется увеличением или уменьшением их веса
и изменением физико-механических свойств.
Для оценки химической стойкости органических материалов
в лаборатории коррозии Московского института химического
машиностроения принята шкала, приведенная в табл. 45.
Таблица 45
Шкала химической стойкости материалов органического происхождения
Оценка стсйкости
Вполне стойкий
Стойкий .
Достаточно стойкий
Нестойкий
Вес, % от
начального
100—102
102—110
110—115
115 или 95
Прочность, % от
начальной
95—100
85—95
80-85
Менее 80
196
Кроме того, признаками недостаточной химической стойкости
органических материалов служат изменение цвета материала или
раствора, набухание и изменение фэрмы образца, появление
трещин на образце и загрязнений в растворе.
Ввиду большого разнообразия применяемых методов,
характеризующих химическую стойкость органических материалов, здесь
описаны только наиболее типовые из них.
Метод определения химической стойкости ф а о л и т а
основан на определении изменения веса образца при действии на него
22%-ной соляной кислоты. Колбу с кислотой и образцами
соединяют с обратным холодильником и выдерживают на кипящей
водяной бане в течение 24 час. Химическую стойкость (в % по
отношению к весу образца до испытания) вычисляют по той же
фэрмуле, что и для неорганических материалов. Для фаолита
первого сорта привес или потеря веса не должны быть более
.+ 1,25%, для второго сор а не более +1,5%.
При испытании в агрессивных средах образцов из а с ф а л ь-
т о-п е к о в ы х композиций признаком разрушения служит
изменение их внешнего вида: потускнение, появление трещин и
шероховатости на их поверхности, снижение предела прочности
при сжатии (ОСТ 230065—40), а также загрязнение раствора, в
котором производилось испытание образца.
Испытания этих композиций проводят также
гальванометрическим методом. Для этого тщательно очищенный металлический
стержень диаметром 10 мм и длиной 100—150 мм погружают в
расплавленную композицию таким образом, чтобы один конец
стержня не был покрыт. Стержень вынимают, охлаждают и
затем погружают покрытым концом в стакан со средой, в которой
испытывается стойкость композиции; предварительно непокрытый
конец стержня соединяют проводом с гальванометром. Другим
электродом служит угольный стержень, погруженный в тот же
стакан и также соединенный с гальванометром. Если агрессивная
среда, находящаяся в стакане, разрушит нанесенную на
металлический стержень композицию, то цепь замкнется и стрелка
гальванометра отклонится. Композицию принято считать
устойчивой, если по истечении 72 час. не произошло отклонения стрелки
гальванометра.
Для определения химической стойкости пластиката
применяют следующий метод. Часть образцов пластиката помещают в
серную кислоту уд. веса 1,32, а другую часть в раствор едкого кали уд.
веса 1,3. В серной кислоте образцы нагревают в течение 6 час.
при 80°, а в едком кали в течение 48 час. при 48—52°. Образцы
промывают и высушивают до постоянного веса при 70—75°.
В обоих случаях химическую стойкость (К) определяют по формуле
где а—вес образца до испытания в г;
Ь—вес образца после испытания в г.
197
В случае 6>а
а
Кроме того, в обоих случаях в растворе определяют
химическим анализом содержание ионов хлора.
Химическая стойкость резины (ГОСТ 421—41) к кислотам,
щелочам, растворам солей и другим жидкостям характеризуется
стойкостью резины к набуханию в этих жидкостях.
Сопротивлением набуханию называется
способность резины, находящейся в жидкостях, противостоять
проникновению в нее этих жидкостей.
Испытание резины на сопротивление набуханию заключается
в определении веса и объема образца до и после нахождения его
в данной жидкости.
В зависимости от эксплуатационных условий работы резины
выбирают концентрацию и температуру жидкости и
продолжительность испытания. Рекомендуют следующие сроки
пребывания резины в жидкостях: 6, 12, 24, 48 и 72 часа при температурах
20, 70, 100 и 120°.
Сопротивление резины набуханию в жидкостях вычисляют
по формулам:
и ДУ=100
Gxv2 - V
где AG—увеличение веса образца по отношению к его
первоначальному весу в %;
Gx и G2—вес образца до и после испытания в г;
ДУ—увеличение объема образца по отношению к
его первоначальному объему в %;
Vx и V2—удельный вес резины до и после испытания.
Способность резины сохранять прочность и эластичность после
пребывания в жидкостях характеризует стойкость резины к
набуханию.
Коэффициент стойкости резины к набуханию (ГОСТ 424—41)
вычисляют по формуле
Г <\ I
is b b
где ob и а'ь—предел прочности при растяжении образцов,
не подвергавшихся (а^) и подвергавшихся
(а'ь) набуханию, в кг/см2;
8& и оь — относительное удлинение при растяжении
образцов резины, не подвергавшихся C^) и
подвергавшихся (о&) набуханию, в %.
198
Для определения химической стойкости лаковых
покрытий (ОСТ 10086—39, МИ—33) рекомендуется визуальный
метод (потеря глянца, появление сыпи, пузыри, начало отслаивания
и т. п.). Этот метод пригоден только для явно нестойких лаковых
покрытий. Чаще всего используют гальванометрический метод,
применяемый при испытании битумных композиций (стр. 197).
О химической устойчивости лаковых покрытий и пленок судят
также по изменению других их свойств: эластичности, прочности
при растяжении, прочности на удар и т. п.
Для количественной характеристики химической стойкости
лаковых пленок может быть применен метод А. Ф. Чумакова,
основанный на изменении омического сопротивления этих пленок
до и после воздействия на них агрессивной среды. По этому
методу металлический образец или сосуд, покрытый исследуемым
лаком, включается в качестве неизвестного сопротивления в цепь
мостика Уитстона. Электросопротивление остальных трех ветвей
известно и может быть измерено. Образец помещают в электролит
и соединяют последовательно три известных сопротивления и одно
неизвестное сопротивление (образец с лаковым покрытием). В
одну из диагоналей образовавшегося четырехугольника включают
гальванометр с ценой деления 10~6—10—10 а, а в другую
диагональ включают источник тока—аккумулятор. В этом случае
электросопротивление лаковой пленки будет равно:
—
х
Если лаковое покрытие непористое и правильно нанесено, то
стрелка гальванометра при напряжении 4 в в цепи не будет
отклоняться, и омическое сопротивление лаковой пленки можно
считать бесконечно большим.
Если тот же образец с лаковой пленкой поместить в
агрессивную жидкость, то в зависимости от степени ее агрессивности
омическое сопротивление пленки будет уменьшаться, и может
наступить момент, когда омическое сопротивление пленки будет таким
же, как у металла.
Измеряя омическое сопротивление пленки через определенные
лромежутки времени, можно установить скорость разрушения
пленки в исследуемой агрессивной среде.
Исследованиями установлено, что лаковая пленка защищает
металл от коррозии только в том случае, если омическое
сопротивление ее больше 2,5 мегома.
Описанный метод неприменим для пленок, в составе которых
в качестве наполнителей имеются вещества, проводящие ток.
Маслостойкость и бензостойкость. Для
определения маслостойкости или бензостойкости пластических
масс образцы размером 120Х 10Х \Ъмм помещают в банки с
притертыми пробками, в которых находятся бензин или минеральные
масла. По истечении 24 час. образцы вынимают из банок, высу-
199
шивают фильтровальной бумагой и взвешивают. С момента
извлечения образца из сосуда до момента взвешивания не должно
пройти более 5 мин. Масло- и бензостойкость (в %) вычисляют
таким же образом, как и водопоглощение (см. стр. 179).
Для резины дополнительным показателем масло- или бензо-
стойкости служит коэффициент стойкости к набуханию (/Сн),
приведенный на стр. 198.
Сопротивление старению. Под старением
понимают постепенное ухудшение свойств материала под влиянием
кислорода воздуха. Из антикоррозионных материалов такая
способность наиболее сильно проявляется у резины, некоторых
пластических масс и лаков.
Применяемые методы испытания материалов на старение
основаны на ускорении процесса старения в результате воздействия
более высокой /температуры или газовой среды с повышенным
содержанием кислорода.
При испытании резины на старение (ГССТ 271—41) образцы
помещают в термостат с температурой воздуха 70° на срок 24—
240 час. и более. Контрольные образцы и образцы, выдержанные
в термостате, подвергают испытанию на разрыв и на
относительное удлинение. Коэффициент старения резины вычисляют
по приведенной на стр. 198 формуле для расчета коэффициента
стойкости резины к набуханию.
Испытание на старение полихлорвинилового пластиката
производят в термостате при 100°, нагревая образцы в течение 120 час.
Понижение предела прочности при растяжении не должно
превышать 15%, относительное удлинение не должно уменьшаться
более чем на 40%.
Для испытания материалов на старение применяются еще
более ускоренные методы, при которых образцы помещают
в автоклав, заполненный кислородом при давлении до 20 ати\
автоклав подогревается на водяной бане до 70°.
ГЛАВА X
ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ, ЛАКИ И КЛЕИ
Пластические массы-(пластмассы, пластики) на определенных
этапах их производства обладают пластичностью; в таком
состоянии они могут быть отформованы, сохраняя в дальнейшем
приданную им форму.
Главным и обязательным компонентом каждого пластика
является органическое связующее вещество. Такими веществами
являются высокомолекулярные искусственные или природные
смолы, производные целлюлозы и др.
2С0
Кроме органического связующего вещества, в состав
пластиков могут входить следующие компоненты:
1) наполнители, повышающие механические свойства
пластиков;
2) пластификаторы, придающие пластикам пластичность;
3) смазывающие вещества, облегчающие прессование;
4) стабилизаторы, замедляющие старение;
5) красители, придающие определенную окраску;
6) специальные вещества—светящиеся составы и др.
Пластики в зависимости от природы исходных органических
веществ, входящих в их ссстав, делят на следующие группы:
1. Пластмассы на основе конденсационных смол.
Главнейшие конденсационные смолы—феноло-альдегидные, карбамидные,
меламиновые, анилино-формальдегидные, полиэфирные,
полиамидные и кремнийорганические.
2. Пластмассы на основе полимеризационных смол. К таким
смолам относят полихлорвиниловые, полистироловые,
полиакриловые, политетрафторэтиленовые и полиэтиленовые.
3. Пластмассы на основе естественных и искусственных
битумов.
4. Пластмассы на основе эфиров целлюлозы.
5. Пластмассы на основе белковых веществ.
6. Пластмассы на основе продуктов окисления глицеридов
ненасыщенных жирных кислот.
В качестве химически стойких материалов применяют
преимущественно пластмассы, относящиеся к первым трем группам.
По роду наполнителей, входящих в состав пластмасс, их делят
на композиционные и слоистые.
Пластики называют композиционными, когда в
состав их входят мелкие наполнители—древесная мука,
текстильные и асбестовые волокна, обрезки пропитанной смолой ткани,
бумаги или древесного шпона. Пластики называют слоисты-
м и, когда в состав их входят слои текстиля, бумаги или
древесины, пропитанных смолой.
Пластические массы, лаки и клеи на основе
конденсационных смол
Из большого числа разнообразных конденсационных смол
в качестве химически стойких материалов наиболее широко
применяют феноло-альдегидные смолы и пластики, изготовленные
на их основе.
Фенол о-а льдегидные смолы образуются в
результате взаимодействия фенолов—фенола, крезола, резорцина
и др.—с альдегидами, чаще всего с формальдегидом (обычно для
201
удобства пользуются не газообразным формальдегидом, а 40%-
ным раствором его в воде—формалином).
Смолы, сохраняющие способность неоднократно плавиться,
называют термопластичными или термоплавкими. Смолы, при
нагревании или с течением времени переходящие в неплавкое
и нерастворимое состояние, называют термореактивными или
термоотверждаемыми.
В зависимости от соотношения компонентов, примененных
катализаторов и условий получения феноло-формальдегидные
смолы могут быть термопластичными (новолачные) и
термореактивными (резольные).
Если были взяты избыток фенола и кислый катализатор
(например, соляная кислота), то при взаимодействии фенола с
формальдегидом образуются линейные, цепеобразные молекулы.
Смесь таких молекул различной длины образует
термопластичную смолу, называемую новолачной смолой или новолаком.
Если взять избыток формальдегида и. щелочной катализатор
(NH3, NaOH, КОН), то возможно образование сложных
нерастворимых трехмерных молекул. Смолы, получаемые
указанным способом, называются резольными смолами.
При термической обработке термореактивных феноло-формаль-
дегидных смол неблюдаются три характерные стадии:
Стадия А (резол)—первоначальное состояние. Смола может
плавиться и растворяться в некоторых растворителях (например,
в спирте, ацетоне и т. п.).
Стадия В (резитол)—промежуточное резинообразное состояние.
При нагревании смола не плавится, но размягчается; в
органических растворителях только набухает, но не растворяется. .
Стадия С (резит)—конечное состояние. Смола теряет
способность плавиться и растворяться. Нагревание резита выше 300°
вызывает его обугливание.
Феноло-формальдегидные смолы, а также лаки и композиции
на их основе после отверждения хорошо противостоят действию
соляной кислоты всех концентраций при температуре кипения;
50%-ной серной кислоты при температуре до 120°; 90%-ной
серной кислоты в смеси с хлором при температуре до 25°; 50%-ной
фосфорной кислоты при температуре до 100° и 75%-ной при
температуре до 30"; 50%-ной уксусной кислоты при температуре до
100°; солей всех указанных выше кислот при температуре до 120°;
кислых электролитов—никелевых, кобальтовых, цинковых
разного состава и концентраций; 50%-ного этилового спирта при
температуре до 25°; бензоля при температуре до 60°; 10%-ного
аммиака при температуре до 60°. Они хорошо противостоят
влажному хлору, сернистому и хлороводородному газу, а также и
плавиковой кислоте (если в составе лака или пластика отсутствует
силикатный наполнитель). Они не стойки против растворов
щелочей, концентрированной азотной кислоты и других
окислителей.
202
Феноло-формальдегидные смолы без наполнителя применяют
в радио- и электротехнике, а также для изготовления предметов
галантереи; изделия из таких смол получают путем отливки
смолы в формы с последующим нагреванием (литые изделия).
Несравненно большее применение эти смолы нашли в технике в виде
композиционных масс, получаемых введением в смолы мелких
наполнителей. При добавлении, например, древесной муки получают
прессовочные порошки: К-18-2, К-21-22 (ГОСТ 5689—51) и др.
Прессовочный порошок К-18-2 представляет собой
композицию на основе феноло-формальдегидной новолачной смолы и
древесной муки, а К-21-22—на основе резольной крезоло-формаль-
дегидной смолы с тем же наполнителем. Чтобы новолачная смола
потеряла способность размягчаться, ее переводят в
термореактивную добавлением уротропина в прессовочный порошок.
Формовочные материалы, известные под названием фаолитов,
получают смешиванием резольной феноло-формальдегидной смолы
с асбестом (наполнителем).
Склеиванием и прессованием при нагревании нескольких
слоев листового материала, пропитанного смолой, получают
слоистые пластмассы: гетинакс (наполнитель—бумага), текстолит
(наполнитель—ткань) и дельта-древесину и балинит
(наполнитель—древесный шпон).
В качестве химически стойких материалов главным образом
применяют феноло-альдегидные (бакелитовые) лаки, фаолит и
текстолит.
Физико-механические свойства главнейших отвержденных
фенол о-альдегидных смол и пластмасс на их основе приведены в
табл. 46.
К ЛАКИ НА ОСНОВЕ ФЕНОЛ О ФОРМАЛЬДЕГИД НЫХ СМОЛ
Бакелитовый лак получают растворением обезвоженной
резольной смолы в этиловом спирте. Растворение производят в котле
при 50°. При этой температуре процесс растворения продолжается
20—30 мин.
Выпускаемый согласно ГОСТ 901—46 бакелитовый лак
применяют для пропитки и различных покрытий. Этот лак должен
содержать 50—60% смолы для марки А, 60—70% для марки Б
и 70—80% для марки В. Свободного фенола в лаке должно быть
не больше 14%. Время «полимеризации» (отверждения) смолы
50—115 сек. При ударе грузом весом 1 кгу падающим с высоты
0,5 м, отвержденная пленка лака не должна трескаться или
отставать от металла. При кипячении отвержденной пленки лака
в дестиллированной воде в течение 6 час. не должно происходить
окрашивания воды и отставания пленки от металлической
пластинки.
203
Показатель
Удельный вес
Предел
прочности
при растяжении
» сжатии
» статическом
изгибе
Удельная
ударная вязкость
Твердость
Усадка
Коэффициент
линейного
расширения
а X Ю-5
Теплопроводность Ах 10-~4
Удельная
теплоемкость
Теплое тойкость
Водопоглощение
за 24 часа
Электрическая
прочность
Удельное
объемное
электрическое со-
противление
Прессуемость
Температура
прьссования
Давление при
прессовании
Предельная
эксплуатационная
температура
Физико-механические свойства
Единица
измерения
г/см3
кг/см2
кг-см/см1
кг/мм2
%
кал
см сек С
кал/г°С
°С
%
кв/мм
ом см
-с
кг/см2
°С
Беэ
наполнителя
1,25—1,35
490—650
700—2000
400-600
1,5—7,0
35-45
0,9—1,1
2,5-10
3-6
0,3—0,4
100—125
0,1-0,2
10-20
1012— 5-1012
Отличная
150—i 70
150—350
100—120
i отвержденных феиоло-
С мелкими наполнителями
с древесной
мукой
1,25—1,4
350—600
1100-2500
500—S00
4—9
20—40
0,6—1,0
3,5—7
4-12
0,35-0,36
100—130
0,2-0,6
10-20
10»—1012
Отличная
140—180
150—350
100
с
минеральными
наполнителями
1,6-2,0
280—600
1250—2500
500—700
3—9
30-50
0,2-0,6
2,5-4
8-20
0,25-0,35
125—150
0,01—0,3
10—16
10»—1011
Хорошая
150—180
140—400
100—120
с
обрезками ткани
1,3—1,45
400—800
1400—2200
700—950
12-40
25—35
0,3—0,7
2-6
3—5
0,3-0,35
110—125
0,2—2,5
5—20
Юю—101
Хорошая
150—180
150—550
100—120
204
Таблица 46
альдегидных <
с обрезками
бумаги
1,2-1,4
400-900
—
—
—
20—30
¦
. —-
110-130
0,2-4
12—30
ю10-ю12
Хорошая
150—180
150—550
100
:мол и пластмасс на их основе
С
длинноволокнистыми
бумажными
очесами
(иолокнит)
1,35-1,45
300
1200
500
9
25
0,8
—
ПО
0,4
2
ю7
Хорошая
150-160
250—350
110—120
Отвержден-
ный фаолит
марки А
1,54-1,7
150—350
400-SO0
500—800
3,5-5,5
17—40
0,3-0,5
2-2,5
7
0,25-0,35
110-170
1,4-1,8
3—4
8 10
10 —10
Хорошая
160—180
150—300
160—180
Текстолит
птк
1,3-1,4
1000
1500
2500
1600
35
30
0,3-0,7
2-6
3-5
0,3—0,35
125
0,8
5-20
iolo-iou
Хорошая
150—170
100—180
100—120
Стеклотекстолит
1,69—1,8
2300—3300
2500—3600
3200—3600
45—110
—
—
—
—
—
—
—
4—10
io8-iou
Текстолит
электротехнический
марки А
1,3-1,4
500
—
800
20
30
130
1,5-4,0
5-8
9 11
10 —10
—
—
—
205
Для определения времени «полимеризации» лакового
покрытия следует предварительно удалить растворитель, нагревая
навеску лака (~5 г) в течение 2 час. при 6(М^2°С,
Время «полимеризации» определяют на стальной плите площадью 150X
X150 мм и толщиной 15—20 мм, обогреваемой электрической плиткой.
В боковой стороне стальной плиты имеется отверстие, доходящее до центра
плиты; в это отверстие вставляется термометр. На центральную часть
поверхности плиты Ex5 см)у нагретой до 150J, наливают 2—3 г смолы и начинают
ее медленно перемешивать стеклянной палочкой. При подъеме стеклянной
палочки смола тянется за ней, образуя нити, которые при дальнейшем
нагревании начинают обрываться. Время (в секундах), прошедшее с момента
нанесения смолы на плиту до начала обрыва иитей, отмечается как время
«полимеризации»
Отверждение лаковой пленки производят следующим образом. На
обезжиренные спиртом пластинки из белой или черной жести (размером 25 X
Х50 мм, с округленными углами и краями) наносят лак методом окунания.
^Покрытые лаком пластинки выдерживают в течение 2-х часов на воздухе,
затем в термостате при начальной температуре 60% повышая ее в течение
4-х часов до 160°, и при этой температуре выдерживают пластинку в
термостате еще 1 час.
В качестве защитного покрытия этот лак можно применять
только для небольших или неответственных аппаратов, так как
по истечении . непродолжительного времени лаковая пленка ста-
новится хрупкой и отстает от металлической поверхности, на
которую ее нанесли.
Для антикоррозионных покрытий применяют бакелитовый
лак № 86, приготовляемый по следующей рецептуре:
Вес. ч. %
Резольный бакелитовый лак (ГОСТ 901—46) . . 100
Бензол 15
Нафталин каменноугольный технический,
измельченный до величины зерен не более 3 мм 9
Каолин влажностью не более 3%, отсеянный
через сито № 015 18
70,
10,
6,3
12,
4 '
6
7
142 100
В смеситель, снабженный якорной мешалкой и змеевиком для
пара, загружают бензол и при 50—55° всыпают при
перемешивании нафталин. После полного растворения нафталина вливают
при непрерывной работе мешалки отвешенное количество
бакелитового лака. Всю смесь перемешивают при 30—40° в течение
30—35 мин., после чего в нее равномерно загружают каолин,
поддерживая ту же температуру и не останавливая мешалки. Из
смесителя лак передают для окончательной обработки в
шаровую мельницу.
Готовый лак № 86 должен соответствовать следующим
техническим условиям: вязкость по воронке НИИЛК 10—20 сек. при
20е; остаток после прокаливания 10—15%; время «полимеризации»
не более 2,5 мин. Лаковая пленка, нанесенная на металлическую
пластинку, после отверждения должна иметь твердую не цара-
206
пакяцуюся ногтем поверхность и после кипячения в этиловом
спирте в течение 5 час. не должна давать отслаивания, вздутий и
трещин.
Кроме описанных лаков, выпускаются (ГОСТ 901—46)
бакелитовые спиртовые лаки СБС-1 и СКС-1 для пропитки и склеивания
тканей и бумаги. Содержание смолы в первом лаке 50—55%.
во втором 65—75%. Время отверждения смолы 55—90 сек. Лак
СКС-1 может применяться в качестве защитного покрытия
металлических аппаратов.
2, КЛЕИ НА ОСНОВЕ ФЕНОЛОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛ
В качестве химически стойких органических клеев на основе
феноло-формальдегидных смол широко применяются клеи БФ*.
Клеи БФ, особенно клеи БФ-2 и БФ-4, обладают высокой
химической стойкостью по отношению к кислотам и щелочам.
Клеи БФ-2 и БФ-4 применяют для склеивания древесины,
фанеры, металлов, пластмасс, фибры, кожи, стекла, керамики и
других материалов. Резину с резиной клеями БФ-2 и БФ-4
склеивать нельзя, но резину к металлу приклеить можно. Эти клеи
должны обладать следующими свойствами: вязкость по Форд-
Энглеру 30—60 сек.; прочность склеивания на сдвиг дураля с
дуралем при комнатной демпературе не менее 100 кг/см2 и при
60° не менее 60—65 кг/см2; при 60° на пленке, нанесенной
на жесть, не должно образовываться трещин.
Клеи БФ-3 и БФ-5 применяются главным образом для
производства стеклотекстолита, а клей БФ-6—для склеивания
тканей и фильтровальных полотен. Вязкость по Форд-Энглеру
первых двух клеев должна быть 24—45 сек., а клея БФ-6—не менее
60 сек.
В клеи БФ не должны попадать даже небольшие количества
воды; их нужно хранить в сухой, герметически закрытой таре.
3. НАНЕСЕНИЕ БАКЕЛИТОВЫХ ПОКРЫТИЙ
Аппараты и детали, на которые предполагается нанести
бакелитовое покрытие, должны удовлетворять следующим
требованиям:
1. Поверхность аппаратов и деталей должна быть доступна
руке или инструменту и не должна иметь усадочных раковин,
пустот и включений; наличие указанных дефектов приводит к
браку, так как находящийся в пустотах воздух, расширяясь в
дальнейшем при нагревании, будет отслаивать покрытие. Все
эти пористые места лучше заварить и зачистить. Мелкие поры
должны быть тщательно зашпаклеваны бакелитовой замазкой.
* Клеи БФ разработаны в СССР проф. Г. С. Петровым и инженерами
А. С, Файнштейном и А. А. Пешехоновым.
207
2. В местах перехода от плоскости к цилиндру или от одного
сечения к другому не должно быть острых углов (рис. 75).
Минимальный радиус закругления должен быть не менее 5 мм.
Сварные швы на закруглениях не допускаются.
3. Сварные швы следует делать встык. Сварку с накладками
внутри аппарата допускать нельзя. Сварные швы должны быть
зачищены и зазоры между краями свариваемых элементов
полностью заполнены (рис. 75,Б).
4. Внутри аппарата нельзя делать болтовых скреплений. Если
аппарат состоит из нескольких деталей, то каждую деталь
покрывают бакелитовыми лаками и композициями отдельно и затем в
готовом виде соединяют болтами на прокладках.
Правильно
A
Неправильно
Сносить
мрая
Сварной шов
В
Рис. 75. Металлические детали, предназначенные под
бакелитовое покрытие:
А. Закругленные и яезакругленные края. Б. Закругление
поверхностей соприкосновения. В. Закругленный угол и
правильное расположение шва.
5. Аппараты и их детали должны быть достаточно жесткими
и прочными. Такое требование особенно существенно для
вращающихся и передвигающихся аппаратов, например для качающихся
ванн, вращающихся кристаллизаторов, железнодорожных
цистерн.
6. Гидравлические или пневматические испытания аппарата
должны быть произведены до начала работ по его покрытию.
7. Первый слой бакелитового лака должен быть нанесен
не позднее чем через 2—3 часа после очистки.
Технологический процесс нанесения бекелитового покрытия
состоит из следующих операций: подготовки поверхности,
шпатлевки, нанесения 5—3 слоев лака; после нанесения каждого слоя
шпатлевки и лака покрытие подвергают термической обработке.
208
Подготовка поверхности
Подготовка металлической поверхности к нанесению
защитных покрытий заключается в очистке ее от загрязнений
(ржавчины, окалины, старой краски, жировых загрязнений и т. п.).
Подготовка металлической поверхности является одной из
главнейших операций при нанесении всех видов защитных
покрытий (футеровка, окраска, гуммирование, эмалирование и др.).
Одним из наиболее распространенных методов подготовки
поверхности является обработка ее струей песка. При этом методе
поверхность не только очищается, но и приобретает
шероховатость, что улучшает сцепление (адгезию) защитного покрытия
с металлом.
Пескоструйную очистку производят пескоструйным
пистолетом, работающим по принципу всасывания, или пескоструйным
аппаратом нагнетательного типа. В пескоструйный пистолет
песок поступает в результате засасывания его сжатым воздухом
при давлении 4,5—6,0 ати. Преимуществом пистолета является
небольшой вес A,2—2,0 кг) и удобство пользования,
недостатком—низкая производительность A—2 мг1час).
В пескоструйном аппарате нагнетательного типа песок
поступает в нагнетательный трубопровод из резервуара, который
соединен с магистралью сжатого воздуха давлением 3—4 ати. Один
конец нагнетательного трубопровода снабжен резиновым
шлангом и соплом для распыления песка, а другой конец этого же
трубопровода соединен через резервуар с магистралью сжатого
воздуха.
Наибольшее распростанение получили однокамерные
пескоструйные аппараты нагнетательного типа (аппараты ЛПА-1).
Рекомендуемое для них давление воздуха при очистке металлических
поверхностей 3,5—4 ати. При этом давлении и диаметре сопла
8 мм средняя производительность аппарата при очистке гладких
поверхностей составляет 4 м2!час.
Песок, применяемый для очистки, должен быть сухим с
размером зерен 1,5—2,5 мм. Величина зерен песка определяется
твердостью и толщиной снимаемого с металла слоя.
Нельзя удовлетворительно подготовить поверхность к
покрытию, если пользоваться влажным воздухом или воздухом,
загрязненным маслом (при прохождении через компрессор). Поэтому
при пескоструйных аппаратах устанавливаются
масло-водоотделители, в которых масло задерживается войлочными
фильтрами, а влага—мелким коксом.
В цехах, имеющих механическое оборудование, применение
пескоструйного метода не всегда возможно из-за обильного пыле-
образования. В этих случаях очистку металлических
поверхностей производят при помощи стальных щеток, шкурки,
наждачных камней, шарошек, работающих от мотора с гибким валом.
Весьма положительные результаты получаются при дробе-
14 поляков 209
струйной очистке, т. е. когда обработка поверхности производится
не песком, а чугунной дробью.
В тех случаях, когда удаление ржавчины и окалины с
обрабатываемых поверхностей может быть осуществлено промывкой,
следует производить химическую очистку металла. Для этого
поверхность аппарата смачивают 15—20%-ной соляной или
серной кислотой. Затем через 10—15 час. аппарат последовательно
промывают горячей водой, содовым раствором и снова горячей
водой. После промывки аппарат тщательно вытирают тряпками
и быстро высушивают. Для очистки мелких изделий их
погружают в 20%-ную серную кислоту, содержащую 0,2—0,3%
ингибитора «МН».
Старую краску смывают щелочью или ацетоном.
Окрашенные небольшие изделия можно погрузить для очистки
в щелочную ванну и после этого промыть.
Хорошие результаты получаются при применении для очистки
металлической поверхности от ржавчины и окалины травильной
пасты следующих составов:
i и
(при темпера- (при
температуре нижеЮ°) туре выше 10°)
Вода, л 6,0 6,5
Серная кислота (уд. вес 1,84), л . . ' 2,8 2,9
Соляная кислота (уд. вес 1,19), л . 0,9 0,3
Щавелевая кислота, кг 0,07 —
Фосфорная кислота, л — 0,08
Ингибитор «МН», кг 0,1 0,1
Сульфит-целлюлозный экстракт E0%), л 0,14 0,16
Кислый керосиновый контакт, л . 0,08 0,08
Хорошо перемешанный раствор перед употреблением
смешивают с 8—10 кг наполнителя, в качестве которого применяют
инфузорную землю или мелкий асбест.
Травильную пасту наносят на очищаемую поверхность
малярной кистью или с помощью распылителей. Толщина слоя пасты
в зависимости от толщины слоя ржавчины должна быть в
пределах 1—3 мм. Паста должна находиться на поверхности
очищаемого металла от 0,5 до 3 час. Чем толще слой ржавчины и ниже
температура окружающего воздуха, тем дольше должна лежать
паста. Травильную пасту удаляют с поверхности металла сильной
струей воды из шланга или скребками с последующей
промывкой водой. Затем на очищаемую поверхность тем же способом
наносят пасту-пассиватор, которую приготовляют смешиванием
9—10 л воды, 0,9 кг бихромата калия и 8 кг инфузорной земли
или мелкого асбеста. Пассивирующую пасту оставляют на
очищаемой поверхности металла 30—90 мин. и после этого удаляют
таким же способом, как и травильную пасту. После промывки
и сушки обрабатываемую поверхность металла можно
покрывать лаком.
210
Расход травильной пасты составляет 2—3 кг на 1 л*2
поверхности металла, а пассивирующей пасты 1,0—1,5 кг/м2.
Удовлетворительные результаты дает термический
(пламенный) метод очистки металла от ржавчины и жировых загрязнений
при помощи кислородно-ацетиленовой многопламенной горелки
системы Главкислорода. Эти горелки отличаются от сварочных
горелок более длинной трубкой и особой конструкцией
мундштука. Непосредственно после обработки пламенем поверхность
металла должна быть очищена проволочными щетками и
обметена сухой кистью. Очистка пламенем имеет то преимущество, что
она дает совершенно сухую нагретую поверхность, которую
можно поэтому окрашивать при температуре окружающего воздуха
более низкой, чем принято.
При всех методах очистки бывает полезно протереть
очищенную и подсушенную поверхность металла чистой тряпкой,
смоченной бензином, ацетоном, уайт-спиритом и др-, и затем сухой
ветошью.
Во избежание появления новой ржавчины первый слой
шпатлевки, лака или грунта рекомендуется наносить тотчас же и во
всяком случае не позже чем через 8 час. после окончания всех
операций (очистка, промывка, сушка), связанных с подготовкой
металлической поверхности к нанесению защитных покрытий.
Для улучшения сцепления (адгезии) лакокрасочного
покрытия с металлической поверхностью последнюю часто подвергают
фосфатированию. С этой целью металлическую поверхность после
пескоструйной очистки обрабатывают раствором железо-марган-
цово-фосфорного препарата (препарат «Мажеф»), который
загружают в ванну в количестве 27—85 г/л.
Обработка изделий в ванне ведется при 96—98° и
продолжается 40—60 мин. (до прекращения выделения водорода). После фос-
фатирования изделия промывают горячей водой, сушат, а затем
покрывают первым грунтовочным слоем.
Процесс фосфатирования можно значительно ускорить, если
в ванну для фосфатирования добавить ~1% СиО-
В последнее время разработан холодный метод
фосфатирования при 19—30°, что значительно упрощает производство работ и
делает более доступным применение фосфатирования при
лакокрасочных покрытиях. При холодном фосфатировании к
стандартному железо-марганцово-фосфорному препарату добавляют
смесь, состоящую из окислителей (например, нитрат цинка)
и веществ, снижающих свободную кислотность раствора
(окись цинка, окись кальция и т. п.); введение в раствор сильных
щелочей не рекомендуется.
Шпатлевка и нанесение бакелитового лака
Шпатлевку можно производить феноло-бакелитовой замазкой»
представляющей собой смесь бакелитового лака или формальде-
14* - 211
гиднои смолы с антофилитовым асбестом в отношении 1:1.
Можно также рекомендовать следующую рецептуру шпатлевки (в
вес. ч.):
Бакелитовый лак № 86 E0%-ный) 100
Сернокислый барий 200—250
или
Диабазовая мука 250—300
Замазку наносят шпателем на все поры, швы, неровности и
т. п. таким образом, чтобы вся поверхность получилась ровной,
а все выпуклости (швы, неровности) были закруглены. При
значительном количестве мелких дефектов целесообразно нанести
шпатлевку очень тонким слоем на всю поверхность, подлежащую
покрытию лаком.
Шпатлеванную поверхность не позже чем через 2—3 часа
нужно покрыть тонким слоем лака. Отверждение шпатлевки и лака
производят в специальных камерах с паровым или электрическим
обогревом. При отсутствии камер можно вводить внутрь
покрываемого аппарата электронагревательные элементы; при этом надо
следить, чтобы температура во всех точках аппарата была
одинаковой. Температурный режим отверждения покрытий из
бакелитового лака указан в табл. 47.
Таблица 47
Температурный режим отверждения покрытий из бакелитового лака
Покрытие
Время с момента включения печи
3 часа
6 час.
9 час.
12 час.
15 час.
18 час.
21 час
Шпатлевка
Слои лака:
1-й
2-й
3-й
4-й
40
40
40
45
45
Т е
50
50
50
60
60
и п е
60
60
60
70
75
р а т
70
70
75
85
90
У Р
80
80
85
90
100
а, °С
90
90
85
100
ПО
95
100
105
ПО
120
Примечания. 1. После окончания термической обработки каждого
слоя -4нагрев прекращают и дают аппарату остыть до 30—40°.
2. Нагревание 4-го слоя лака производят в течение 36 час, причем после
24 час. поддерживают температуру 130°, после 27 час. 140°, после 30 час.
150°, после 33 час. 160°, и через 36 час. доводят температуру до 170°.
Затем нагрев печи прекращают и аппарату дают остыть до 30—40°.
Для отвода образующихся в процессе отверждения паров
камера должна быть соединена с вентиляционной системой.
После отверждения каждого слоя покрытие осматривают.
Обнаружив пузыри или трещины, очищают до металла участки,
212
на которых замечены дефекты, вновь наносят свежие слои
шпатлевки и нагревают аппарат в соответствии с режимом,
указанным в табл. 47.
Нанесение бакелитового лака на поверхность аппарата в
большинстве случаев производят при помощи малярной кисти и лишь
для больших поверхностей применяют метод пульверизации.
Мелкие изделия покрывают лаком методом окунания. Лак
наносят на поверхность аппарата возможно более тонкими слоями
3—4 раза. Каждый слой лака в отдельности сначала высушивают
при комнатной температуре до так называемого отлипа, а затем
отверждают в камере согласно режиму, приведенному в табл, 47;
при этом содержащаяся в лаке смола из стадии А переходит
в стадию С, т. е. в неплавкое и нерастворимое состояние.
Бакелитовое покрытие должно быть одинаковой толщины по
всей поверхности, не иметь наплывов, пропусков, трещин,
пузырей и т. п. Поверхность покрытия должна быть глянцевитой,
стекловидной и иметь вишневый с коричневым оттенком цвет. Слабая
интенсивность окраски указывает на недостаточную термическую
обработку бакелитового покрытия.
Нормальная толщина 4-слойного бакелитового покрытия—
0,5 мм, для лака № 86—до 1 мм. При большем числе слоев
толщина пленки соответственно увеличивается и в зависимости от
назначения изделия может достигать 1,5 мм.
Качество покрытия тщательно контролируют.
Бакелитовые лаки наносят для защиты от коррозии на
внутреннюю поверхность реакционной аппаратуры, работающей в
агрессивных средах. Их используют также для внешнего
покрытия различных аппаратов, арматуры, коммуникации и т.п.,
находящихся в цехах химического производства.
Бакелитовый лак хоро'шо защищает деревянные и бетонные
поверхности. Применение его для покрытия металлических
аппаратов ограничено: покрытие аппаратов с малой поверхностью дает
хорошие результаты; покрытие же аппаратов с большей
поверхностью или подвергающихся механическим воздействиям часто
дает отрицательные результаты при длительной эксплуатации.
Для удовлетворительной работы 3—4-слойного лакового
покрытия металлические аппараты и детали должны иметь поверхность
не более 0,2—0,3 м2.
Лучшим бакелитовым покрытием из известных до настоящего
времени является пленка лака № 86, нанесенная по слою
бакелитового грунта*.
Весьма эффективным и совершенным методом сушки и
отверждения бакелитовых и других лакокрасочных покрытий является
облучение инфракрасными лучами. Для
достижения необходимых температур требуются 14—16 ламп СК-2 на
* Грунт отличается от лака № 86 тем, что для его изготовления
берут смолу как таковую вместо ее спиртового раствора.
213
1 м2 площади или лампы с рефлектором Ермолинского общей
мощностью около 7 квт/м2. Сушка инфракрасными лучами
чрезвычайно удобна при покрытии большого количества однотипных
изделий, когда можно создать конвейерный поток изделий.
Режим сушки зависит от состава лака или краски. При
бакелитовых и других лакокрасочных покрытиях применяют
следующий режим: выдержка окрашиваемого изделия в течение
30 мин. без облучения и затем сушка при 50° 3 часа, при 60° 2 часа,
при 80° 1 час и при 100° 30 мин.
Сроки сушки и отверждения бакелитовых покрытий могут
быть сокращены почти в 2 раза по сравнению с приведенными
в табл. 47.
Регулирование температуры при сушке инфракрасными
лучами очень просто достигается выключением или включением
нужного количества ламп.
Сушку лакокрасочных покрытий индукционными
токами высокой частоты можно осуществить
следующим образом. Окрашенную деталь помещают внутрь
соленоида соответствующей мощности, питаемого переменным током
частотой 360—400 периодов в секунду. При пропускании тока
возникает быстро пульсирующее магнитное поле, которое и
вызывает нагревание металла. Температуру нагрева регулируют,
изменяя силу тока и продолжительность пребывания детали в
магнитном поле.
Высокочастотный подогрев материалов перед прессованием
нашел уже широкое применение при изготовлении изделий из
пластмасс; в технике же сушки лакокрасочных покрытий его
почти не применяют. Однако этот метод является весьма
перспективным для сушки массивных деталей с большим весом.
4. ФАОЛИТ
Фаолит представляет собой кислотоупорную пластическую
массу, приготовленную на основе резольной феноло-формальде-
гидной смолы и наполнителя.
Фаолит марки А содержит в качестве наполнителя антофилли-
товый и хризотиловый асбест. В фаолит марки Т (графолит) в
качестве наполнителя входит графит и хризотиловый асбест, а
в фаолит марки П—горный или речной песок и хризотиловый
асбест.
Рецептура фаолитовой смеси в большой мере зависит от
природы наполнителя и вида изделий, которые будут изготовлять из
фаолита.
Вместо смолы на синтетическом или каменноугольном феноле
можно применять также смолу на крезоле или торфяном феноле.
Скорость «полимеризации» обеих смол равна ~5 мин.
Вязкость и скорость отверждения смолы, а также содержание
214
в ней свободного фенола и формальдегида зависят от режимов
конденсации и сушки смолы при ее получении.
При конденсации, сопровождающейся повышением
температуры, и при продолжительном кипении получается более вязкая
смола. Такая смола плохо пропитывает наполнитель, а
получаемая из нее фаолитовая масса быстро твердеет и плохо вальцуется.
При недостаточной степени конденсации получается
низковязкая смола, содержащая большое количество свободного
фенола и формальдегида. Фаолитовая масса из такой смолы
получается рассыпчатой и разрывается при каландровании; при
отверждении же изделий, изготовленных из такой массы, может
получиться брак из-за образования пузырей на поверхности
изделий.
Резольную смолу не рекомендуется долго хранить после
приготовления, так как вязкость ее под действием темпартуры с
течением времени возрастает. Предельные сроки хранения, в
зависимости от вязкости смолы и температуры помещения, приведены
в табл. 48.
Таблица 48
Предельные сроки хранения резольной смолы
Вязкость смолы
(по Форд-Энглеру)
минуты
5—40
5—40
60—120
60—120
Более 200
» 200
Температура
СС
10—15
25—30
10—15
25—30
10—15
20—30
Предельный срок
хранения
сутки
15
10
10
5
1
Применять
немедленно
При изготовлении листового фаолита лучшие результаты
дает применение смолы с вязкостью 10—90 мин., а при
изготовлении труб лучше применять смолу с вязкостью 1—30 мин. Такие
смолы (полуфабрикат) выпускаются согласно ТУ Главхимпласта
24—44; содержание свободного фенола в них не более 18%.
Сырую фаолитовую массу приготовляют смешением смолы и
наполнителей в мешателе. Соотношение компонентов и^ГУ на
выпускаемую сырую фаолитовую массу приведены в таЗлТ 49.
Сначала в мешатель загружают подогретую до 60—70° смолу,
а затем в 5—6 приемов—наполнители (в течение 8—10 мин.),
массу перемешивают в течение 1 часа при 50—65°; температуру
регулируют подачей пара или воды в рубашку мешателя. По
окончании смешивания массу выгружают из мешателя и разделяют на
215
небольшие куски, в виде которых масса идет на дальнейшую
переработку.
Таблица 49
Состав фаолитовой массы
Марна
фаолита
А
П
Т
Назначение
Листы
Трубы
Замазка
Листы
Трубы
Листы
»
Трубы
»
Замазка
ТУ Глав-
химпласта
36-44
» »
» »
» »
» »
34—44
Отношение
смолы к
наполнителям
1
1
1
1
1
1
1
1 .
1 :
1
1 :
: 1
:1,3
: 1,6
:0,5
U
2
1
1
1,3
1,3
0,5
Количество наполнителя,
вес. ч. на 100 вес. ч. смолы
¦*
асбест анто-
филлитовый
III—IV сорта
95
123,5
152
50
45
—
58,5
—
асбест хризо-
тиловый
III— IV сорта
5
6,5
8
—
34
52
20
5
26
6,5
10
песок речной
или горный
—•
—
—
136
148
*
графит
молотый
¦—-
—
—
.—_
-—
80
50
104
65
40
Примечание. Фаолитовая масса марок А, Т и II, идущая на
изготовление труб шприцеванием, должна содержать не больше 7% свободного
фенола. Для изготовления методом прессования деталей насосов, кранов,
вентилей и др. применяют фаолитовую массу марки А следующего состава
(в вес. ч.):
Смола резольная .
Антофиллитовый асбест
Хризотиловый асбест
Стеарин
100
97
3
3
Чтобы получить сырые фаолитовые листы, фаолитовую массу
подвергают вальцеванию, целью которого являются увеличение
однородности массы и удаление части летучих. Вальцевание
производят на двухвалковых вальцах с паровым обогревом;
отношение окружных скоростей валков 1 : 1,5.
Для получения листа необходимо, чтобы масса наслаивалась
только на одном валке (холодном) и не прилипала к другому
(горячему), для чего вал, вращающийся более медленно A5 об/мин.),
нагревают до 70—80°, а второй вал с большим числом оборотов
до 20—30°.
216
Отвальцованная масса срезается ножом в виде листа с
морщинами на поверхности. Фаолитовую массу пропускают через
вальцы несколько раз. Вальцевание начинают при расстоянии
между валками ~1 мм, а затем его увеличивают
приблизительно до требуемой толщины листа*
Для получения гладкого листа снятую с вальцев массу
подвергают каландрованию на двухвалковом каландре. Валки
каландра вращаются навстречу Друг другу с одинаковой скоростью
A2 об/мин.). Во избежание прилипания к валу каландра
фаолитовую массу посыпают тальком. Зазор между валками можно
менять от 3 до 20 мм. Этот зазор перед каждым пропуском листа
через каландр уменьшают на 3—5 мм до тех пор, пока не получится
лист точно требуемой толщины.
Полученные Листы сырого фаолита после обрезки кром»к
поступают на упаковку, если их предназначают к отправке
заводам-потребителям, или направляются в камеру для
отверждения, если хотят получить отвержденные листы.
Сырые фаолитовые листы должны быть обрезаны под прямым
углом и иметь ровные края; они не должны иметь раковин,
разрывов, трещин, расслоений и посторонних включений.
Сырые фаолитовые листы должны быть пересыпаны талькому
кизельгуром или каолином. Содержание свободного фенола—не
более 9%, Удельный вес в пределах 1,55—1,88 г/см3; содержание
влаги до 4,6%; содержание свободного формальдегида до 2,0%,
Сырые фаолитовые листы (ТУ МХП 322—45), выпускаемые из
фаолитовой массы марок А, Т и П, имеют размеры, приведенные
в табл. 50.
Таблица 50
Размеры сырых фаолитовых листов (в мм)
Длина
1000
1000
1 200
1 200
1400
Ширина
700- 800
900—1000
700— 800
900-1000
700— 800
Толщина
5-20
5-20
5-18
5—18
5-18
Длина
1 400
1600
1 600
1 800
2 000
Ширина
900—1000
700— 800
900—1000
700— 800
700— 800
Толщина
5-15
с; 1 с
5—12
5-12
5-12
Примечание. Допускаются отклонения по длин* и ширине Л-f 50 мм
и по толщине: +1 мм для листов толщиной от 5 до 10 мм и ±2 мм для
листов толщиной от 10 до 20 мм.
Для отверждения сырого фаолита рекомендуется
температурный режим, приведенный в табл. 51; после отверждения изделия
постепенно охлаждают до 70°. После этого можно открыть камеру.
217
Таблица 51 Сырые фаолитовые листы
Температурный режим отверждения вследствие постепенного
пересырого фаолита хода содержащейся в них смолы
из стадии А в стадию В теряют
при хранении свою
пластичность и становятся
непригодными для работы.
Установлена следующая
продолжительность хранения фао-
литовых листов с момента их
изготовления до использования
(для климата средней полосы):
в летнее время—2—3 месяца,
в зимнее—5—6 месяцев. В
летнее время отправка сырых фа-
олитовых листов на дальние
расстояния должна
производиться в изотермическом вагоне.
Свойства фаолита зависят от
входящего в его состав наполнителя. Ниже приведены данные о
химической стойкости и теплостойкости отвержденного фаолита
разных марок:
Температура
°С
60—70
70—80
80—90
90—100
100—110
110—120
120—130
Всего. . .
Продолжительность
часы
6
5
4
3
*
4
5
3
30
Изменение веса под действием 22%-ной
НС1 при 24° в течение 24 час, %
Теплостойкость, °С ......
А
+0,8
+ 139
п
+0,6
4-126
+0,53
+ 144
Фаолит марки Т обладает более высокой теплопроводностью,
чем фаолит других марок, поэтому его применяют главным
образом для изготовления холодильников и другой теплообменной
аппаратуры. Он применяется также для изготовления аппаратов,
предназначенных для работы с плавиковой кислотой, так как
другие марки фаолита не стойки по отношению к этой кислоте;
в этом случае в его состав не следует вводить асбест.
Фаолит марки П обладает повышенной теплостойкостью и
хорошими диэлектрическими свойствами; поэтому его применяют,
например, для изготовления распределительных щитков вместо
мраморных досок.
Прессованием при высоком давлении графитового порошка
с небольшим количеством феноло-альдегидной смолы можно
получать изделия, отличающиеся большой плотностью, высокой
теплопроводностью и значительной прочностью. Изготовляемые
таким способом трубы C6/60 мм) имеют предел прочности при
растяжении 270 — 290 кг/см2 и теплопроводность, равную
0,09 кал/см сек°С, т. е. близкую к теплопроводности черных
металлов.
Химическая стойкость фаолита тождественна с химической
стойкостью бакелитовых лаков, если только в его состав входят
218
кислотоупорные наполнители. Как показала практика, фаолит
стоек в соляной, уксусной (до 140°), лимонной (до 70°) и
фосфорной (до 60°) кислотах любых концентраций; в солях указанных
кислот; во влажных газах—сернистом ангидриде, хлоре,
хлористом водороде и сероводороде; в хлористом бензоиле и анилине
в присутствии хлористого водорода; в гидролизных растворах,
содержащих серную {<д,7Ь%), уксусную @,4%) и муравьиную
@,2%) кислоты; в кислых электролитах (медных, никелевых,
цинковых, кобальтовых и др.); в четыреххлористом углероде
(до 100°); в сернистом ангидриде (до 40°); в растворах гипохло-
рита кальция и натрия (до 100°); в сернистой кислоте и ее
солях, образующихся в производстве сульфитной целлюлозы; в
веществах, выделяющихся при вулканизации резины; в 95%-ной
серной кислоте при температурах до 60°, 50%-ной серной
кислоте (до 100°), в растворах сернокислых солей (до 80°); в серно- и
солянокислых вытяжках с содержанием 18% Р2О5 (до 100°); в
10%-ной азотной кислоте (до 30°); в хлорэтиле, формалине (до
60°), бензоле (до 30°); в хлорированных органических
веществах в присутствии хлористого водорода и в различных смесях
перечисленных веществ.
Замазка, отверждающаяся на холоду
Фаолитовая замазка, приготовленная, по рецепту,
приведенному в табл. 49, требует для своего отверждения термической
обработки, что связано с большими затруднениями при ремонте
фаолитовой аппаратуры и при сборке последней на заводах,
эксплуатирующих эту аппаратуру.
Применение в указанных случаях замазки, не требующей для
отверждения высокой температуры, значительно упрощает
работу. Кроме того, такая замазка дает более плотный шов, чем
кислотоупорные цементы, благодаря чему она может найти
широкое применение при футеровке аппаратов различными штучными
материалами (кислотоупорным кирпичом, плитками и т. п.).
Выпускается кислотостойкая замазка I и щелоче-кислотостой-
кая замазка II.
Отверждающаяся на холоду замазка приготовляется из фе-
ноло-формальдегидной смолы, порошкообразных химически
стойких неорганических наполнителей и ускорителя твердения.
Феноло-формальдегидную смолу можно готовить по
следующей рецептуре (в вес. ч.):
Фенол 90%-ный . .
Формалин 32%-ный .
Едкий натр 42%-ный
219
Для эамазнп I
100
103,8
22,7
Для аамавки II
100
158
29
C3%-ный)
При варке смолы в аппарат вливают раствор едкого натра и
при работающей мешалке приливают предварительно
расплавленный фенол. После прибавления фенола поднимают температуру
до 70—80°, а затем ее снижают до 35° и в течение 2—3 час.
приливают формалин. По окончании приливания формалина температуру
снижают до 27°- и выдерживают массу 3—4 суток. По истечении
указанного времени в реакционную смесь добавляют небольшими
порциями 20%-ную соляную кислоту (до кислой реакции на
конго-рот). Расход кислоты составляет 2,0—2,2 л на 7 кг фенола,
при этом цвет смолы изменяется от темновишневого через буро-
синий до желтого.
После приливания кислоты массу выдерживают при 38—40°
и постоянном перемешивании (мешалкой) в течение 1 ч. 45 м.
При этом реакционная масса расслаивается на два слоя: нижний
слой—смола и верхний—вода. Через 10—20 минут отстаивания
верхний слой—воду сливают в канализацию, а смолу собирают
в стеклянную или фарфоровую посуду и нейтрализуют 2%-ным'
раствором едкого натра, доводя рН до 7—8, промывают 2—3 раза
водой и взвешивают (выход смолы по фенолу составляет 120—
130%).
К 90 вес. ч. смолы для замазки I, с целью ее стабилизации,
добавляют 10 вес. ч. бензилового спирта. В таком виде смолу
применяют для приготовления замазки. Жидкая фаза для замазки
II содержит 70 вес. ч. смолы, 5 вес. ч. бензилового спирта и 20
вес. ч. ди хлор глицерина или триэтилфосфата.
Порошкоообразный компонент замазки имеет следующий
состав* (в %):
Для замазки I Для замазки II
Кварцевая мука (измельченный
люберецкий песок) .... 70 20
Кремнезем (прокаленный при
400—500° силикагель) ... 20 —
Сернокислый барий — 70
Паратолуолсульфохлорид ... 10 10
Примечание. Для замазки I кремнезем может быть
заменен кварцевой мукой, но в этом случае замазка получается
более пористой.
Замазку изготовляют следующим образом: в керамической
или эмалированной посуде отвешенное количество порошка
смешивают со смолой до образования тестообразной массы. При
изготовлении замазки I на 1 кг порошка берут 500—600 г смолы
* Если требуется, чтобы замазка была теплопроводной, то следует брать
смесь, состоящую_из 90 вес. ч. измельченного графита и 10 вес. ч. паратолуол-
сульфохлорида.
220
(в зависимости от ее вязкости), а для изготовления замазки II
300—350 г смолы. При замешивании следует добавлять смолу
в порошок, а не наоборот.
Так как замазка быстро схватывается, то рекомендуется
производить замес в таком количестве, чтобы замазки хватило не
более чем на 1 —1,5 часа работы.
При 20° замазка схватывается через 6 час. и затвердевает в
течение суток, при 70° затвердевание происходит через несколько
минут, а при 10° продолжается около 3 суток.
При работе с холоднополимеризующимися замазками надо
надевать резиновые перчатки; в противном случае, особенно при
чувствительной коже, на руках может появиться сыпь.
По химической стойкости замазка I не отличается от фаолита,
а замазка II, кроме того, обладает еще и высокой щелочестойко-
стью (благодаря этому ее можно применять и в случаях
переменной реакции среды).
Замазки, поли мери зующиеся на холоду, обладают
следующими фи зи ко-механи чески ми свойствами:
Замазка I Замазка II ;
Предел прочности, кг/см2
при растяжении 50 30
при сжатии ...... 470 400
Предел прочности при сжатии (кг/см2)
после обработки:
22%-ной НС1 480 ЗБО-440
10% -ной H2SO4 480 —
5%-ным NaOH — 360—420
44%-ным NaOH — 410—470
Адгезия замазки, кг/см2
со свинцом 15 —
со стеклом 7 —
с фарфоровой плиткой ... 12 —
с диабазовой плиткой ... 17 —
Можно приготовить затвердевающую на холоду замазку без
применения паратолуолсульфохлорида. В этом случае 1 вес. ч.
порошка (без паратолуолсульфохлорида) смешивают с 1—2 вес. ч.
смолы указанного выше состава (количество смолы зависит от
ее вязкости и требуемой консистенции замазок). Перед
замешиванием такой замазки к смоле добавляют 10—15% этилсерной
кислоты, которую готовят заранее смешиванием 1 вес. ч.
купоросного масла с 2 вес. ч. этилового спирта.
Стойкие к кислотам затвердевающие на холоду замазки можно
также получить смешиванием кислотоупорных наполнителей
(диабазовый, андезитовый, кварцевый и другие порошки) с ре-
зорцино-феноло-формальдегидными ^смолами (стр. 244) и клеем
ВИАМ-БЗ (стр. 399).
221
Изготовление изделий и аппаратов из фаолита
Изготовление изделий и аппаратов из фаолита основывается
на следующих его свойствах:
1. Фаолит в сыром виде легко можно резать ножом, а в
нагретом состоянии его можно формовать при сравнительно
небольших давлениях; при этом получается монолитное тело
без швов, сохраняющее после отверждения приданную ему
форму.
2. Отвержденный фаолит можно подвергать всем видам
механической обработки (резка, обточка, сверление, строжка,
шлифовка и т. п.); для фаолита можно применять большую скорость
резания и медленную подачу, т. е. те же условия, что и при
обработке латуни.
Отвержденные фаолитовые детали можно склеивать при
помощи сырой фаолитовой замазки, причем после отверждения
получается достаточно прочный и плотный шов.
Из фаолита изготовляют различную химическую аппаратуру
и детали: резервуары, реакторы, скрубберы, ректификационные
и абсорбционные колонны, нутч-фильтры, ванны для заполнения
электролитами и травильные ванны, кристаллизаторы, мешалки,
оросительные холодильники, детали насосов и вентиляторов,
трубы и фитинги к ним, вентили, краны, клапаны и т. п.
В настоящее время в эксплуатации находится множество
аппаратов и деталей, изготовленных из фаолита; многолетняя
практика их эксплуатации показала, что фаолит как кислотоупорный
конструкционный материал вполне себя оправдал и в будущем
должен найти еще более широкое применение.
Методы изготовления аппаратуры и деталей из фаолита
зависят от их формы и назначения. Здесь будут описаны способы
изготовления только наиболее типовой аппаратуры] и деталей.
Трубы. Фаолитовые трубы диаметром до 100 мм
изготовляются на червячном прессе продавливанием подогретой
до 50—60° фаолитовой массы, предварительно обработанной на
вальцах.
Трубы по выходе из червячного пресса надевают на стальные
стержни-дорны, укладывают в формы, представляющие собой
стальные соответствующего диаметра трубы, разрезанные вдоль
на две половины. Края этих труб косо срезаны. Ширина скоса
120—150 мм. После укладки трубы в форму дорн вынимают,
форму скрепляют хомутами и помещают в камеру, в которой
ведут отверждение по 30-часовому тепловому режиму (см. табл.
51).
Фаолитовые трубы диаметром 150, 200 мм и выше, а также
цилиндрические аппараты формуют из сырых листов фаолита
на разъемных деревянных или металлических шаблонах.
Цилиндрический деревянный шаблон (рис. 76,Л) состоит из
двух боковых частей 1 и клина 2.
222
Перед формованием части шаблона смазывают машинным
маслом или солидолом и скрепляют гвоздями. Затем вырезают
соответствующую заготовку 3 из сырого фаолита с таким расчетом,
чтобы ее размер был больше окружности цилиндра на 120—
150 мм. Обернутый бумагой шаблон обкладывают заготовкой из
фаолита; кромки заготовки, срезанные «на конус», намазывают
бакелитовым лаком, Образующийся шов (внахлестку) хорошо
разглаживают и уплотняют.
А В
Рис. 76. Формование фаолитовых труб большого диаметра:
А—шаблон. Б—сформованная труба. 1—боковые части шаблона;
2—клин; 3—заготовка фаолита; 4—фаолитовач труба;
5—металлический лоток; в—барашки; 7—шарнир.
Обложенный фаолитом шаблон еще раз обертывают бумагой,
укладывают в металлический лоток (рис. 76,Б), скрепляют обе
половинки последнего барашками и направляют в камеру для
отверждения. После отверждения и охлаждения лоток
раскрывают и вынимают из него готовую трубу вместе с шаблоном. Из
шаблона вытаскивают гвозди, которыми он был скреплен,
выбивают клин и вынимают из трубы боковые части шаблона.
Трубы, изготовленные шприцеванием или формованием на
шаблонах, после их отверждения обрезают на токарном станке
соответственно заданному размеру и, если это необходимо, концы
труб обрабатывают для соответствующего соединения труб между
собой.
Соединение фаолитовых труб осуществляют по одному из
следующих способов (рис. 77):
1. Муфтовое соединение с нарезкой.
2. Муфтовое соединение с фланцами.
3. Фланцевое соединение труб с канавками.
4. Фланцевое соединение труб с цилиндрическими бортами.
5. Фланцевое соединение труб с коническими бортами.
/ 22а
Резьба,
прав
Резьба
в
- * с,- \
Рис. 77. Способы соединения фаоли-
товых труб:
А. Муфтовое соединение с нарезкой. Б.
Муфтовое соединение с фланцами, В.
Фланцевое соединение с канавками. Г,
Фланцевое соединение с цилиндрическими
бортами. Д. Фланцевое соединение с
коническими бортами (металлический фланец
составной). J—фаолитовая труба; 2—фаолиг
товая муфта; В—стальная муфта;
4—прокладка; б—отверстие для ключа;
6—стальные фланцы; 7—стальной фланец из двух
половин; 8—углубление.
д
Размеры труб и муфт для муфтового соединения с нарезкой
приведены в табл. 52.
Таблица 52
Размеры (в мм) труб и муфт для муфтового соединения с нарезкой (по рис. 77, А)
Трубы
размеры
33
54
78
<*нар
50
76
102
резьба
тип
1М48
Ш72
1М95
шаг
3
4
4
Муфты
45
60
70
°нар
70
100
125
D
75
114
140
L
90
120
140
Прокладка
dn
8
10
10
Размеры труб, муфт и фланцев для муфтового соединения с
фланцами приведены в табл. 53.
Таблица 53
Размеры (в мм) труб, муфт и фланцев для муфтового соединения с фланцами
(по рис. 77, Б)
ТруОы
<w
38,5
53
76
89
Муфты
D
57
76
108
133
40,5
54,0
78,0
90
D,
52
66
90
102
ft
54,5
70
96
115
L
70
80
90
100
с
4
4
5
5
4
100
130
170
200
75
100
130
160
Фланцы
г/
52
66
90
102
4
40,5
54
78
eo
n
9
10
11
12
b
4
4
5
5
Прокладки
1С
8
8
10
10
Болты
ч
10
10
12
12
i.
ПО
122
135
150
и
40
45
50
55
Число
4
4
4
4
При фланцевых соединениях с канавками (рис. 77,5) стальное
кольцо, вставляемое в канавку, делают из двух половин.
Ширина канавки на трубах всех размеров составляет 6,5+1,5 лш,
а глубина канавки (а) и расстояние ее от конца трубы (б)
следующих размеров (в мм):
Диаметр трубы а б
До 33 мм включительно
До 54 мм включительно
Более 54 мм ....
2,5±0,5
2,5±0,5
3,5±0,5
15 ±2
17 ±2
17+2
Размеры труб и фланцев для фланцевого соединения труб с
цилиндрическими бортами приведены в табл. 54.
Таблица 54
Размеры
d,
25
33
(в мм) труб н фланцев для фланцевого
ческими бортами (по рис.
d
39,5
53
44,5
60
« !
20
20
1 *•
50
60.
соединения труб с
77, Г)
d
77
89
<**
89
102
цилиндри
1
25
25 .
15 Полипов
225
При фланцевых соединениях труб с цилиндрическими бортами
фланец устанавливается за цилиндрическим бортом трубы (рис.
77,Г). Для лучшего уплотнения в борту трубы иногда делается
кольцевое углубление 8,
Размеры труб и фланцев для фланцевого соединения труб
с коническими бортами приведены в табл. 55.
Таблица 55
Размеры (в мм) труб и фланцев для фланцевого соединения труб с коническими
бортами (по рис. 77, Д)
Трубы
d,
33
54
78
100.
150
200
d
50
76
102
125
175
225
D
62
89
116
140
190
245
Фланцы
Dl
140
190
210
240
320
375
Da
ПО
150
170
200
280
335
58
78
104
127
177
227
Д,
67
98
126
150
210
265
b
10
12
12
12
14
18
Болты
ЧИСЛО
4
4
4
8
8
12
диаметр
12
16
16
16
16
16
Из всех перечисленных соединений лучшим является фланцевое
соединение труб с коническими бортами, представленное на
рис. 77, Д.
Борты на трубах делают по одному из следующих способов:
1. Конец отвержденной трубы
промазывают бакелитовым лаком
и наматывают на него полоски
сырого фаолита, промазанные с двух
сторон тем же лаком; когда борт
достигнет требуемой толщины, его
обертывают бумагой, обвязывают
бечевкой и трубу снова
направляют в камеру для отверждения;
отвержденные борты обтачивают
на токарном станке до
соответствующих размеров.
LA
\
Рис. 78А. Прессформа для иаращива
. ния бортов.
Рис. 78Б. Фаолнтовая труба с бор
тами.
226
Таблица 56
Температурный режим отверждения
лакового покрытия на фюлите
2, Сырую фаолитовую массу закладывают в разъемные
металлические формы (рис. 78А); формы закрепляют на концах
труб и вместе с последними помещают в камеру для
отверждения; после отверждения бортов формы снимают и зачищают
поверхность бортов рашпилем.
Для повышения химической
стойкости и уменьшения
пористости материала готовые фао-
литовые трубы и другие
изделия покрывают бакелитовым
лаком. Покрытые лаком трубы
устанавливают над тазами
(чтобы избыток лака мог стечь) и
через 2—3 часа после этого
направляют в камеру для
отверждения лаковой пленки по
температурному режиму,
приведенному в табл. 56,
Температура
°С
60— 70
70— 80
80— 90
90—100
100—110
Продолжительность
часы
7
5
3
3
3
В с его
I 21 час
Фасонные части к
трубам изготовляют из сырых или
отвержденных фаолитовых труб. На рис. 79А показано в разрезе
колено из сырой фаолитовой трубы, уложенное в
металлический лоток. Колено набивают песком, закрывают пробками и
Рис. 79А. Фаолитовое колено,
уложенное в форму:
1—фаолит; 2 — металлическая форма;
3—фланцы для скрепления формы.
Рис. 79Б. Фаолитовый тройник:
слу-
Фланец на горизонтальном парубке слу
жит для соединения с трубой на рис, 77 ,Д,
а вертикальный—для соединения с трубой
на рис- 77, В,
после этого направляют в камеру для отверждения. Дальнейшую
обработку бортов и лакировку колена производят таким же
способом, как и при изготовлении труб.
15*
227
На рис. 79Б представлен фаолитовый тройник,
изготовленный из отвержденных труб. От трубы отрезают патрубок, равный
длине тройника. На середине патрубка под углом 45° к центру
патрубка вырезают ножовкой отверстие. Затем отрезают второй
патрубок и на одном конце его вытачивают на токарном станке
канавку, а второй конец опиливают под углом 45°. После этого
«наделывают» борты у первого патрубка, протирают спиртом
стыки косых срезов, накладывают на них фаолитовую замазку и
плотно прижимают оба патрубка друг к другу. После отверждения
фаолитовой замазки зачищают швы рашпилем и направляют
тройник на испытание.
Подобным же образом изготовляют из отвержденных фаолито-
вых труб крестовины, колена и другие аналогичные детали.
Готовые лакированные фаолитовые трубы и фасонные части к ним
подвергают гидравлическому испытанию в соответствии с ТУ МХП
321—51: при внутреннем диаметре до 54 мм—на давление 6 кг/см2,
при диаметре более 54 мм—на давление 5 кг/см2.
Размеры выпускаемых труб и фасонных частей из фаолита
марок А, Т и П приведены в табл. 57.
Таблица 57
Размеры (в мм) труб (по рис. 78Б) н фасоииых частей.
(по рис. 79Б) из фаалита марок А и Т
ТУ МХП 321—51
Условный
проход
мм
32
- 50
80
100
150
200
Трубы
d
50
76
102
125
175
225
Ч
33
54
78
100
150
200
D
67
98
126
150
210
265
1
12
12
15
15
20
30
L
1000; 1500; 2000
1000; 1500; 2000
1000; 1500; 2000
1000; 1500; 2000
1000—2000
1000—2000
вес
трубы
¦кг'м
4,8
9,3
13,2
16,8
33,7
40,2
Тройники
L
ПО
130
150
160
230
300
вес
«а
1,4
2,7
4,2
6,3
15,0
27,8
Угольники
L
135
170
200
220
320
420
вес
кг
1,0
2,1
3,4
5,3
12,6
21,7
Примечания. 1. Вес изделий из фаолита марки П на 12% больше
указанного в таблице. 2. Для тройников величина L означает длину отростка:
длина тройника равна 2L. 3. Трубы и фасонные части других размеров
изготовляются по согласованию с заводом.
В поставляемых заводами трубах и фасонных частях
допускаются отклонения от установленных размеров, приведенные в
табл. 58.
Теплостойкость отвержденных фаолитовых труб (по Мартен-
су) должна быть не ниже 100°; химическая стойкость (привес
или потеря веса) для труб I сорта не более ±1,25% и для труб II
сорта не более ±2,0%; удельная ударная вязкость для труб I
сорта не менее 2,0 кг см/см2 и для труб II сорта не менее 1,5 кг см/см2.
228
Таблица 58
Допустимые отклонения от установленных размеров фаолитовых труб
и фасонных частей
Диаметр
мм
До 54
Более 54
трубы
отклонение
по диаметру
мм
I сорт
±з
±4
II сорт
+ 4
±5
допустимая
элипсность
мм
I сорт
±6
+8
II сорт
±8
±10
Колена
отклонение
по
толщине
мм
1,5
±2
отклонение
по длине, %
±5
отклонение
по радиусу
±10
±10
Тройники
отклонение
от угла в 90°
I Сорт
1,5°
1,5°
II copt
3°
3°
Примечание. Для труб длиной 1 и 1,5 л допускаются отклонения по
длине +5 мм и для труб длиной 2 м-~отклонения +10 мм.
Аппаратура и детали. Аппараты прямоугольной формы
(ванны, кристаллизаторы и т. п.) изготовляют из отвер-
жденных фаолитовых листов. Для этой цели каландрованные
сырые листы фаолита требуемой толщины обрезают до нужных
размеров и подвергают отверждению (термической обработке в
камере) по температурному режиму, приведенному в табл. 56 (стр. 227),
и после этого постепенно охлаждают до 70°.
Рис. 80. Соединение отверж-
деиных фаолнтовых листов.
Рис. 81. Металлический каркас для сборки
ванн из отвержденных фаолитовых листов.
Отвержденные фаолитовые листы в случае надобности
подвергают механической обработке: резке, строжке, обточке,
сверловке, нарезке резьбы, шлифовке и т. п.
Соединение листов в местах стыка (рис. 80) производят под
углом в 45° с вырезом канавки диаметром 7—8 мм (при толщине
229
листа 13—14 мм). В протертую спиртом канавку вкладывают
подогретую, скатанную в жгут и смоченную спиртом фаолитовую
замазку (состав см. табл. 49).
Ванну собирают в разъемном металлическом каркасе (рис. 81)
из углового железа. Сначала устанавливают боковые стенки
ванны и укрепляют их, стягивая каркас болтами. Затем
укладывают дно, подтягивают болты, удаляют излишек замазки
с наружной стороны, а с внутренней разглаживают.
Собранную ванну переворачивают дном книзу и в верхней части боковых
стенок высверливают отверстия на расстоянии~400 мм друг от
друга. В эти отверстия вставляют болты, которыми прикрепляют
верхнюю часть ванны к каркасу. С внутренней стороны ванны
болты имеют потайные головки, которые должны быть
углублены в тело фаолита и заделаны фаолитовой замазкой. Собранную
ванну покрывают лаком и направляют в камеру для
отверждения фаолитовой замазки и лаковой пленки по температурному
режиму, приведенному в табл. 56 (стр. 227).
Если аппарат должен
иметь штуцер, то последний
изготовляют из фаолитовой
трубы, устанавливают на
фаолитовой замазке и временно,
до отверждения замазки,
прижимают к стенке болтами,
как это показано на рис. 82.
Отвержденные фаолитовые
листы выпускают согласноТУ
Рис. 82. Крепление фаолитового штуцера. Главхимпласта«35—44 ДЛИНОЙ
от 1,0 до 1,4 м, шириной от 0,7
до 1,0 и* и толщиной от 8 до 20 мм. Из этих листов изготовляют
ванны и другие аппараты, в соответствии с ТУ МХП 324—45,
емкостью до 1,4 м3. Ванны больших размеров собирают подлине из
отдельных звеньев, скрепляемых на фланцах из углового железа.
Небольшие изделия и детали (краны, вентили, части насосов и
т. д.) при массовом производстве изготовляют методом
прессования в разборных прессформах. Смазанную машинным маслом
прессформу заполняют определенным количеством фаолитовой
массы и после этого прессуют на гидравлическом прессе. В случае
надобности в массу можно впрессовывать металлические детали.
После прессования прессформу помещают в полимеризационный
шкаф, где при 160—180° происходит отверждение материала в
течение 3—51/2 час. (в зависимости от толщины стенки и формы
изделия). Отвержденные изделия после охлаждения вынимают из
прессформы и подвергают механической обработке: очистке от
заусенцев, подрезке, притирке и т. п.
Детали кранов и вентилей изготовляют отдельно и затем
собирают. После этого производят притирку пробки крана следующим
образом. Пробку крана сначала смазывают машинным маслом,
230
а затем покрывают тонко измельченным стеклянным порошком.
Притирку продолжают до тех пор, пока пробка не будет плотно
прилегать к поверхности гнезда в корпусе крана.
На рнс. 83 представлены пробковый кран и вентили из фаолита,
изготовляемые заводами Главхимпласта по ТУ МХП 325—51
В
Рис. 83. Фаолитовая арматура:
А. Пробковые краны с внутренним диаметром
33 и 50 мм. Б и В. Вентили с внутренним
диаметром 50 и 100 мм.
1—корпус; 2—сальник; 3—кольцо;
4—набивка; 5—фаолитовый шток, армированный
стальным стержнем; б—резиновая прокладка
круглого сечения; 7—резиновые прокладки
прямоугольного сечения.
(на вентили) и ТУ МХП 325—51 (на краны). Краны и вентили исг
пытывают под гидравлическим давлением в 5 ати.
Довольно часто аппараты и изделия из фаолита изготовляют
путем формования, укладывая фаолитовые листы или провальцо-
ванную фаолитовую массу в металлические или деревянные
формы.
При выборе конструкции аппарата и проектировании формы
для его изготовления необходимо учитывать не только описанные
ранее свойства фаолита, но и следующее:
231
1. Вполне отвержденный фаолит хрупок, вследствие чего
нельзя производить обычную сборку аппарата на болтах и шпильках.
2. В процессе отверждения фаолит дает значительную усадку
(до 2—3%), а в начале термической обработки он настолько
размягчается, что не удерживается на поверхности формы.
3. Аппараты больших габаритов не формуют целиком, а
собирают из отдельно отформованных частей, причем для соединения
этих частей между собой по линии сборки делают борты шириной
в 40—45 мм.
4. Форма должна быть негромоздкой, чтобы ее можно было
легко собирать и без затруднений вынимать из нее готовые изделия.
Рис. 84. Формование цилиндрического корпуса аппарата:
1—внешняя форма; 2—внутренняя форма: 3—цилиндрический
корпус аппарата (поперечный разрез).
Для цилиндрических частей аппаратов (царг) применяют полые
металлические формы (рис. 84), между которыми укладывают фао-
литовые листы, склеенные внахлестку.
Сформованные на вертикальных формах изделия обертывают
бумагой или обкладывают деревянными рейками и затягивают
затем проволокой.
На рис. 85 показаны форма и раскрой фаолита для крышки
башни. Как видно из рисунка, сферическая крышка покрыта
отдельными листами, имеющими вид трапеции.
Скрепленные формы с находящимся в них фаолитом помещают
в камеры и подвергают термической обработке в течение 12—24 час.
при конечной температуре не выше 90°. После такого
частичного отверждения изделия вынимают из камеры и подвергают
окончательной отделке, заключающейся в спиливании и
срубании неровностей, заделке замазкой обнаруженных трещин,
удалении вздутий и покрытии всего изделия бакелитовым лаком.
После этого производится окончательное отверждение фаолита,
которое продолжается 6—10 час. при конечной температуре 130°.
Если частичному отверждению подвергаются детали аппарата,
то после охлаждения эти детали склеивают между собой. Для
этого склеиваемые поверхности зачищают рашпилем,
промазывают бакелитовым лаком и прокладывают между ними полоску из
232
фаолита, смоченного в том же лаке. Швы необходимо хорошо
стянуть специальными болтовыми креплениями, а выдавленный
при этом излишек сырого фаолита нужно разровнять.
Рис. 86. Форма для изготовления тарелки
ректификационной колонны:
1—стальной диен; 2—деревянная форма; 3—стяншые болты;
4—тело тарелки из фаолита.
_L
д
Рис. 85. Форма и раскрой
фаолита для крышки башни:
A. Форма. Б. Форма, покрытая
раскроенными листами фаолита.
B. Раскрой фаолита для шлема
с патрубком.
Рис. 87. Тарелка ректификационной колонны:
1—тарелка; 2—колпачок; 3—стакан; 4 — сливная
труба; б—переливной стакан; в—держатель болта;
7—болт и гайка из фаолита.
Для отверждения фаолита в швах изделия помещают в камеру.
Когда фаолит достаточно затвердеет, изделия вынимают из камеры
и подвергают окончательной отделке и отверждению по
указанному выше режиму. $
Аппараты больших размеров, габариты которых превышают
емкость камеры для термической обработки, собирают из
отдельных частей уже непосредственно в цехе. В этом случае
отдельные Детали соединяют с помощью фланцев (как при соединении
труб) или с помощью замазки, затвердевающей на холоду.
На рис. 86 показано изготовление из фаолитовой массы
тарелки ректификационной колонны в деревянной форме; уплотнение
фаолита достигается затяжкой болтов. На рис. 87 изображена фао-
литовая тарелка ректификационной колонны с колпачком и
сливной трубой.
233
Рис. 88. Центробежный насос из фаолита:
1—корпус; 2—прокладка; 3—крышка насоса; 4—крыльчатка; 5—гайка
фаолитовая;^0—стальной вал; 7—нарезка на конце вала; &—шпонка;
9—втулка с нарезкой.
284
Узел А
Рис. 89. Абсорбционная
колонна из фаолита:
I—фаодитовая замазка;
2—насадка (цилиндрические кольца
25x25 мм); 3—распределительная
плита; 4—прокладка.
Выход,
газа
На рис. 88 представлен дходгаза
центробежный иасос, детали
которого изготовлены в
затягиваемых болтами
металлических формах.
На рис. 89 изображена
абсорбционная колонна с
насадкой, изготовленная из
фаолита. Порядок
изготовления колонны следующий.
Сначала изготовляют
отдельные цилиндрические царги,
затем на царгах наращивают
борты и прикрепляют на фао-
литовой замазке штуцеры и
цилиндрические выступы под
опорные решетки для насад-
ки. После отверждения фао-
литовой замазки протачивают
на токарном станке канавки
для фланцев. Отдельные
детали: решетки,
распределительную плиту, крышку и
т. п., изготовляют в
специальных формах. Изготовив
все детали, собирают колонну
на прокладках, стягивая
фланцы отдельных царг
болтами.
На рис. 90 показан
оросительный
холодильник, собранный из фао-
литовых труб (фаолит
марки Т). Такие
холодильники, а также фао-
литовые холодильники
других конструкций
применяют для
охлаждения хлористого
водорода, двуокиси серы и
других агрессивных га- Рис. 91. Фаолитовый аппарат для работы под
ЗОВ и Жидкостей. давлением:
На РИС 91 ИЗОбОаЖен 1—Ф&оптит;2—стальные покрышки; 3—соединительные
г _, v стяжки; 4— деревянные планки; 5—металлические хо-
аппарат для работы-под муты; «—прокладки.
давлением, а в табл. 59
приведены размеры таких аппаратов и скрепляющих деталей.
На рис. 92 представлен узел крепления смотрового окна в
аппарате из фаолита.
Рис. 90. Оросительный холодильник из
фаолита марки Т.
Максимальная длина
235
Таблица 5У
Размеры (в мм) фаолнтовых аппаратов, работающих под давлением (по рис. 91)
маль-
влеыие
«sl-
1,75
1,62
1,4
1,33
1,27
1,2
1,13
1,85
Максимальная длина
аппарата, мм
4580
4580
4580
4580
4400
4400
4400
4250
490
550
640
800
950
1100
1250
1560
d
420
470
560
720
870
1020
1170
1480
s
35
40
40
40
40
40
40
40
в
35
40
40
40
45
45
45
50
С
85
100
ПО
125
135
150
180
200
D
55
60
70
85
100
125
150
175
F
475
560
665
825
1030
1150
1230
1650
R
ПО
120
130
150
175
190
200
225
J
20
20
20
20
25
25
25
25
к
6
6
6
6
10
10
10
10
L
445
490
600
735
880
1040
1190
1500
Соединительные
стяжки крепления
§
В
tr
12
14
16
20
26
28
32
38
¦ о.
20
20
20
20
20
22
22
22
О 1
g S а
в о о
В" И Н
20
20
20
20
20
20
20
20
12
14
16
20
26
28
32
38
Футеровка аппаратов фаолитом
Фаолитом можно футеровать стальные, а также чугунные
аппараты. Сварные швы должны быть выполнены возможно
тщательнее и зачищены. Металлические поверхности рекомендуется
перед покрытием очищать при помощи пескоструйного аппарата.
Очищенную поверхность необходимо покрыть 10—15%-ным
бакелитовым лаком не позже,
чем через 3—4 часа
после пескоструйной
обработки.
Для футеровки
листы фаолита следует
раскраивать так,
чтобы площадь отдельных
кусков была не более
0,5 ж2. Листы для фу-
Рис. 92. Крепление смотрового окна в фао- тер0Вки ОСНОВНОЙ
поверхности аппарата надо
выкраивать из
выдержанного в течение 3—5
месяцев сырого фаолита.
Для футеровки штуцеров, зон около фланцев и т. п. следует
применять свежий сырой фао лит.
Поверхность фаолитовых листов нужно очистить скребком от
талька и промыть спиртом. Склеивающий раствор (бакелитовый
лак) наносят на металлическую поверхность и на листы фаолита
обычной кистью, из расчета 120—150 г лака на 1 м2 поверхности.
236
литовом аппарате:
I—фаолит; 2—бронзовая вставка; 3—шпильки;
4—прокладки; 5—стекло; б—металлическое
кольцо.
Листы из свежего фаолита желательно, а из выдержанного
необходимо предварительно подогреть (выдержанный фаолит
приобретает достаточную пластичность лишь в подогретом состоянии).
Во избежание прилипания и пригорания фаолитовых листов их
греют 5—15 мин. на 5-миллиметровом листе из котельного железа,
покрытом тальком и подогреваемом электронагревателями.
Подогрев листов фаолита можно производить также в нагревательных
камерах. Для выдержанного фаолита лучшие результаты
получаются при подогреве фаолита на плите при 75°, а в нагревательных
камерах при 80—75°; для свежего фаолита—при подогреве на
плите при 60°, а в камере при 65—75°.
После подогрева и нанесения лака фаолитовый лист быстро
переносят на деревянном щите, укладывают на подготовленный
и подогретый участок аппарата, притрамбовывают деревянным
молотком и укатывают роликом. В том месте, где под листом
обнаружится пузырек воздуха, лист следует проколоть шилом и,
выдавив воздух, замять отверстие.
Соединение отдельных листов свежего фаолита нужно
производить, как указано на рис. 93, Л, а выдержанного—как указано
на рис. 93, Б.
Для подогревания
аппарата его устанавливают
в нагревательную камеру
или подвешивают к
подлежащему футеровке участку
электронагреватель.
Отверждение
склеенного фаолита можно
производить в камерах или
путем введения внутрь
аппарата
электронагревательных приборов. Во
избежание отставания или
сползания фаолита с
поверхности аппарата внутрь
аппарата вставляют
деревянные крепления или
аппарат заполняют сухим
песком.
Отверждение фаолита в камере производят в течение 30 час.
при постепенном повышении температуры от 60 до 130°. Хорошие
результаты можно получить, если в процессе отверждения 2—3
раза освободить аппарат от креплений, проколоть пузырьки и
вздутия шилом и, выдавив воздух, замять отверстия. Эти операции
рекомендуется производить, когда температура в камере достигнет
70°, затем 80 и 90°.
После отверждения фаолита удаляют из аппарата крепления,
зачищают неровности, покрывают фаолитовую поверхность баке-
237
Рис. 93. Склеивание листов фаолита:
А. Швы внахлестку. Б. Швы встык.
1—стенка аппарата; 2—слой фаолита;
3—фаолитовая полоска; 4—шпатлевка;
5—полоска ткани.
A
литовым лаком и
повторно направляют
аппарат в камеру для
отверждения лаковой
пленки.
Фаолитом можно
футеровать не только
емкости простой
конфигурации ,но и
сложные изделия, налри-
мер центробежные
насосы и краны. При
футеровке насоса
корпус его можно
футеровать листовым
фаолитом, а ротор
лучше покрывать фа-
олитовой замазкой.
Очищенную
поверхность ротора
покрывают бакелитовым
лаком и наносят слой
фаолитовой замазки,
уплотняя ее руками.
Затем производят
балансировку ротора и
устанавливают его на
переносных
подшипниках в ящик. Ящик
засыпают сухим
песком и направляют в
камеру для
отверждения замазки по
30-часовому режиму,
с повышением
температуры от 60 до 130°.
На рис. 94 изображены чугунные краны, покрытые фаолитом.
Размеры таких кранов приведены в табл. 60.
Рис. 94. Фаолитированныё краны;
А—кран диаметром 25 мм. Б—кран диаметром ЬОмм:
1—чугун; 2'—фаолит; з—набивка.
Фаолитовые краны (размеры в мм по рис. 94)
Таблица 60
do
25
50
L
152
202
Я
145
200
h
59
79
d,
60
90
d*
115
160
D
125
170
¦ So
27
42
Вес
крана
кг
4,5
18
238
Аппараты, имеющие прямоугольную, призматическую или
пирамидальную форму, можно футеровать не только сырым, но и
отвержденным фаолитом. Отвержденный фаолит приклеивают
бакелитовым лаком или фаолитовой замазкой, заделку стыков
производят только замазкой. Такая футеровка более прочна, так как
не происходит усадки фаолита, наблюдаемой при футеровке
аппаратов сырым фаолитом. Кроме того, в случае применения отверж-
дающейся на холоду замазки отпадает необходимость процесса
отверждения при высокой температуре. Отверждение
поверхностной лаковой пленки в случае отсутствия камеры можно
производить путем подвешивания в аппарате электронагревательных
приборов, чаще всего электрических лампочек.
5. ТЕКСТОЛИТ
Текстолит (слоистый пластический материал) получают
прессованием пропитанных феноло- или крезоло-альдегидными
смолами полотнищ тканей, уложенных ровными слоями. При
изготовлении текстолита применяют главным образом
хлопчатобумажную ткань, при изготовлении асботекстолита—асбестовую
ткань, а стеклотекстолита—стеклянную ткань.
Пропитку ткани производят путем пропускания ее через
пропиточную машину, в которой ткань с одной или с двух сторон
покрывается резольными смолами в виде спиртовых растворов или
водных эмульсий.
Листы пропитанной и просушенной при -—100—110° ткани
складывают в стопы и прессуют при температуре 150—170° и
удельном давлении 100—120 кг/см2. Материал выдерживают под
прессом 3—5 мин. на 1 мм толщины стопы. После выдержки
материал охлаждают в прессе до 50—60°, не снижая
давления.
Физико-механические свойства текстолита (см. табл. 46 на
стр. 205) зависят от свойств исходных материалов и условий
прессования. При конструировании деталей из текстолита
необходимо учитывать его анизотропность: прилагаемые к деталям усилия
не должны действовать в направлении расслаивания или сдвига
его слоев.
Текстолит хорошо обрабатывается на токарных, строгальных,
фрезерных, сверлильных и шлифовальных станках. Для его
распиловки могут применяться круглые, ленточные и лобзиковые
пилы.
Тонкие листы текстолита можно штамповать после их
кратковременного нагрева до 150—170°. Текстолит можно склеивать
казеиновыми, а также феноло-альдегидными или карбамидными
клеями холодной и горячей сушки. Если склеенная деталь
предназначена для работы в агрессивной среде, то следует применять
клеи БФ-2 и БФ-4, карбинольный клей (стр. 291) и клей ВИАМ—БЗ
(стр. 399).
239
Для изготовления деталей с плоской поверхностью применяют
текстолит, выпускаемый в виде плит и листов размерами до 900—
1450 мм и толщиной 0,5—70 мм. Для изготовления фасонных
частей применяют текстолит в виде труб различных размеров.
При изготовлении деталей с криволинейной поверхностью
делесообразнее использовать пластические свойства материалов,
т. е. изготовлять готовые детали прессованием из ткани,
пропитанной смолой. Хлопчатобумажные ткани (бязь, миткаль и
шифоновые ткани), пропитанные резольной формальдегидной смолой,
изготовляются согласно ТУ МХП 1040—43.
В качестве конструкционных материалов для изготовления
шестерен, роликов для тросов, муфт и других деталей,
предназначенных для передачи усилий, применяют текстолит марки ПТК
(ГОСТ 5—40) и стеклотекстолит (ТУ МХП 1512—49). Для менее
ответственных деталей применяют текстолит марки ПТ (ГОСТ
5—40) и марки 2 (ТУ МХП 398—41); для изготовления прокладок,
устойчивых к агрессивным жидкостям и нефтепродуктам,
применяют прокладочный гибкий текстолит марки МА толщиной
0,8—1,5 мм (ТУ МХП 488—50).
Детали, которые по своим габаритам
не могут быть изготовлены из плиточного
текстолита, а также детали, от которых
требуется большая прочность, изготовляют
из специальных болванок. Например,
текстолитовые шестерни, от которых
требуется большая прочность зубьев,
изготовляются следующим образом.
Пропитанные смолой полотнища ткани укладывают
друг на друга крест на-крест и затем
запрессовывают в виде болванки. Зубья на
болванке нарезают на станках. Для обода
шестерни употребляется текстолит,
содержащий 5% графита, что снижает
коэффициент трения материала; таким образом
получают самосмазывающиеся шестерни.
Для изготовления деталей, работающих
в агрессивных средах, можно применять
стеклотекстолит, текстолит ПТК, ПТ и марки 2.
Из текстолита изготовляют детали насосов и мешалок,
защитные втулки для валов, внутренние детали ректификационных и
абсорбционных колонн, решетки для нутч-фильтров, конуса для
инжекторов и другие детали.
Наиболее широкое применение в антикоррозионной технике
текстолит нашел при изготовлении труб, а также в качестве
обмоточного материала для защитных покрытий различных
криволинейных поверхностей: лопастей, мешалок, валов, дисков и т. п.
Для этой цели применяется ткань, пропитанная смолой.
При изготовлении текстолитовых труб применяют способ на-
240
Рис. 95. Схема
изготовления труб из текстолита
намоткой:
J—рулон пропитанной
ткани; 2—направляющие
ролики; я—горячий
металлический цилиндр; 4—горячие
нажимные валки;
5—текстолитовая труба.
мотки (рис. 95), который состоит в том, что пропитанная или
покрытая с одной стороны бакелитовым лаком ткань, пройдя
направляющие ролики 2, наматывается на нагретый до 140° цилиндр 3.
Цилиндр вращают на горячих валках 4. Давлением валков 4
обеспечивается хорошая намотка и прессование ткани. По достижении
требуемой толщины трубу 5 снимают с цилиндра; затем, если это
нужно, на нее наматывают борты для фланцев и после этого
укладывают в металлическую форму, в которой трубу отправляют в
камеру для отверждения. При таком способе намотки достаточно
выдержать трубу в камере ~4—8 час. (в зависимости от
толщины стенки трубы) при 130°. Отвержденные трубы обязательно
должны быть покрыты бакелитовым лаком с последующей
термической обработкой, как это описано выше для фаолитовых труб.
Согласно ТУ МХП 1471—47 выпускаются текстолитовые
трубы такой же формы, как фаолитовые (см. рис. 77,Г); основные
размеры текстолитовых труб приведены в табл. 61.
Таблица 61
Текстолитовые трубы (по рис. 77, Г) и фасонные части к ним
Si
Усж
25
40
50
75
100
125
150
Трубы
размеры, мм
25
37,5
50
75
100
125
152
d
35—36
48—49
60—62
86—88
112—114
137—139
164—166
70
70
90
128
165
190
215
L
38-42
38—42
38—42
48—52
48—52
58—62
58—62
длина
1500
2000
2000
2000
2000
2000
2000
вес
кг
1,2
2,0
3,1
4,5
7,2
9,0
11,0
Отводы
радиус
мм
200
250
300
350
400
450
500
вес
кг
0,50
0,55
0,86
2,10
2,98
4,50
5,60
Тройники
длина
мм ,
220
275
300
300
350
400
450
щ
т о Ч
100
100
130
150
170
200
200
вес
кг
0,65
0,65
1,18
2,18
3,52
4,8
5,9
Изготовляемые трубы рекомендуется применять при давлении
до 3 ати и при температуре до 80° (не выше 100°). Текстолитовые
трубы с течением времени могут покоробиться и дать усадку
1—2%. Поэтому на линиях коммуникаций из этих труб
необходимо устанавливать свинцовые трубы или резиновые компенсаторы.
Нами изготовлялись текстолитовые трубы на обычных
токарных станках. Производство таких труб состоит из следующих
операций:
1. Пропитка ткани (бязи) бакелитовым лаком до содержания
в ней 80—90% смолы для первых слоев обмотки и 50—60% для
последующих слоев.
2. Сушка ткани для удаления растворителя (спирта).
3. Резка ткани на ленты шириной 80—125 мм в зависимости от
диаметра трубы.
16 Поляков
241
4. Намотка лент на подогретый до 60—65° металлический
дорн, установленный в зажимах токарного станка и вращающийся
со скоростью 8—10 об/мин.; первый слой ленты из ткани
наматывают внахлестку без предварительного ее подогрева, а
последующие слои—с подогревом на электрической плитке до 110—-120°-
толщина намотанной ткани доводится до 5—7 мм.
5. Намотка бортов на концах трубы.
6. Укладка намотанных труб в стальные формы.
7. Отверждение по температурному режиму, указанному
в табл. 51 для фаолитовых изделий.
8. Нанесение лакового слоя и повторная термическая обработка
по режиму, указанному в табл. 56.
В антикоррозионной технике текстолит должен применяться
главным образом как обмоточный материал для защиты выпуклых
поверхностей. При покрытии валов машины, а также
пропеллерных и якорных мешалок ткань пропитывают бакелитовым лаком
непосредственно при обмотке детали и не высушивают ее. В целях
экономии ткани, при защите мешалок применяют способ
комбинированного покрытия, т. е. на очищенный металл наносят сначала
слой фаолита толщиной 3—4 мм и уже затем обматывают мешалку
2—3 слоями ткани, пропитанной бакелитом.
При обкладке цилиндрических и выпуклых деталей мешалок
наносят слой фаолита толщиной 2—4 мм; для лопастей, в
зависимости от их величины,—от 5 до 12 мм со сведением на-нет к краям
Рис. 96. Покрытие мешалки фаолитом и текстолитом:
А. Вал. Б. Лопасть мешалки.
1—металл; 2—фаолит; 3—текстолит.
На рис. 96 изображены вал и лопасть мешалки, покрытые
комбинированным способом.
Мешалку и фаолитовый лист нагревают до 60—70° и
прокрашивают 50%-ным лаком, который втирают кистью; затем фаолит
укладывают и прикатывают возможно плотнее к поверхности
мешалки. При обкладке мешалок швы выполняют внахлестку.
После обкладки фаолитом мешалку помещают на 40 мин. в
полимеризационнуюпечь, где поддерживают температуру 90—100°.
Затем мешалку осматривают; образовавшиеся вздутия фаолита
прокалывают и закатывают, после чего мешалку оставляют в печи
на 6—7 час. при 60-70°.
242
Выгруженную из печи мешалку нужно подвесить в удобном
для работы положении и обмотать тканью, пропитанной
бакелитовым лаком. Ленту (бязь) следует намотать внахлестку таким
образом, чтобы каждый последующий виток перекрывал половину
ширины предыдущего витка. По окончании намотки первого
слоя всю поверхность покрывают лаком, по которому наматывают
второй слой пропитанной ткани. Место стыка вала и якоря
мешалки дважды обматывают крестообразно, причем свободный
конец ткани лежит на свободном конце якоря; так же поступают и
со вторым концом. Всего наносят 4—6 слоев ткани, что
фактически соответствует 8—12 слоям, так как каждый последующий
виток покрывает половину ширины предыдущего витка.
По окончании обмотки мешалку помещают на 7 суток в камеру
для отверждения при начальной температуре 50° и конечной 120°:
Затем поверхность мешалки зачищают шкуркой и рашпилем;
покрывают бакелитовым лаком и вновь подвергают термической
обработке при 80—100° в течение 12 час. После этого наносят
второй слой лака и мешалку еще раз подвергают термической об^
работке. ' ' ' ; '
Текстолит обязательно должен быть покрыт5 бакелитовым ла<-
ком, так как в противном случае его химическая стойкость резкб
снижается. Наилучшие результаты тголучены при лакировке
текстолитовых покрытий смесью, состоящей из' 100 вес. ч. 50%-ного
бакелитового лака и 80—100 вес. ч. сернокислого бария. >:
В отношении химической устойчивости текстолита имеютсй
разноречивые литературные данные, расходящиеся иногда с
фактическими показателями устойчивости текстолита в условиях
эксплуатации. Так, по данным Аненкова и др., текстолит
устойчив по отношению к 50%-ной серной кислоте; к соляной кислоте
всех концентраций; к фосфорной, плавиковой » органическим
кислотам; к влажному хлору и органическим растворителям
(бензин, бензол). По данным же Соколова и Зарубиной, текстолит
заводского изготовления полностью разрушается в концентриро'-
ванной соляной кислоте, а при 80° не выдерживает действия даже
10%-ной серной кислоты. На этом основании они .рекомендуют
применять текстолит только в разбавленных кислотах при
комнатной температуре: ; : . f
Очевидно, данные, полученные в результате" испытания
заводского текстолита, нельзя распространять на текстолит,
изготовленный специально для антикоррозионных целей. Наши
наблюдения показывают, что химическая стойкость текстолита зависит
от качества исходных материалов и тщательности производств^
работ. '
В том случае, если изделия (трубы) изготовлены описанным
нами способом, химическая стойкость текстолита будет отвечать
данным, приведенным в статье Аненкова. Текстолитовые же
плиты, предназначенные для других целей, могут иметь более низкук)
химическую стойкость.
16* ДО
6. РЕ30РЦЙН0-ФЕН0Л0-Ф0РМ АЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ
Резорцино-феноло-формальдегидные смолы, в отличие от фе-
ноло- и крезоло-формальдегидных, легко переходят в стадию
С (см. стр. 202) при незначительном нагревании и даже на холоду,
йто обусловливается высокой реакционной способностью резорцина.
В антикоррозионной практике эти смолы и композиции на их
основе применяются главным образом для изготовления клеев,
пригодных для холодной склейки.
' Указанные смолы готовят следующим образом. Смешивают
1 кг резорцина . с 985 г фенола и нагревают смесь до 70—80°.
Расплавленную смесь охлаждают до 50—60°, прибавляют 72,5 мл
25%-ного аммиака и 10 г салициловокислого натрия (не
обязательно). Затем смесь охлаждают до 20° и добавляют к ней
небольшими порциями, не допуская повышения температуры выше 25°,
1450 мл 40%-ного формальдегида. Приготовленную массу
необходимо применять немедленно, так как она в течение суток может
превратиться в твердое вещество. Полученную смолу можно
хранить при 20° не более 1 часа, при 0° не более 4 час, а при —13°
не более 24 час.
Для уменьшения усадки в массу вводят
наполнитель—диабазовую муку или обработанный 15—20%-ной соляной кислотой
мелкий карандашный графит. Промытый и высушенный графит
смешивают со смолой в отношении от 20:24 до 34:24. Графит
вводится в смолу также для повышения ее теплопроводности.
« На подготовленную поверхность аппарата сначала наносят
.три слоя смеси (смола с графитом) по одному слою в сутки, за-
/Тем на 4-е, 6-е, 8-е, 10-е и 11-е сутки наносят по одному слою
;Смолы без графита, а на 5-е, 7-е и 9-е сутки—по одному слою
;смеси. Таким образом, все покрытие наносится в течение 11 суток
и состоит из шести слоев композиции с наполнителем и пяти слоев
.смолы (толщина примерно 1,5 мм).
t После нанесения последнего слоя все покрытие подвергают
отверждению в течение 12 суток при температуре 20—25°. Этот
„срок может быть ускорен при следующей термообработке: 12 час.
при 20—25° и 12 час. при 50—55°.
В аварийных случаях и при покрытии менее ответственных
.«аппаратов может быть допущено нанесение трех слоев в сутки,
.причем каждый слой должен подвергаться сушке в течение 4—5
fiac. при температуре 20—25° с последующей термической обра-
.боткой в течение 1 часа при 50°. Окончательная термообработка,
как указано выше, должна длиться 12 час. при температуре 20—
.25° и 12 час. при температуре не ниже 50°. При этом число слоев
может быть снижено, до восьми и даже до пяти.
Перед нанесением следующего слоя покрытия необходимо
защищать шкуркой неровности предыдущего слоя. Зачистку
производят более тщательно перед нанесением смолы и менее тщательно
перед нанесением композиции. <
г--:
244
Химическая стойкость резорцино-феноло-формальдегидных
смол подробно не изучена, но она близка к устойчивости фенолог
формальдегидных смол. '.'¦¦'
Физико-механические свойства композиций на основе резорци-
но-феноло-формальдёгидной смолы с графитом' близки к
свойствам фаолита, приведенным в табл. 46 (стр. 204).
7, КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СМОЛЫ (ПОЛИСИЛОКСАНЫ)
Кремнийорганические смолы и материалы на их основе полу*
чили широкое распространение в технике благодаря работам
советских ученых К. А. Адрианова, а также Б. Н. Долгова и М. Н. Kq4
тона, разработавших теорию процессов и практические icnoco6bi
получения этих продуктов. ; . *
Полисилоксаны могут иметь линейное строение
R R R
I J. I
—О—Si—О—Si—О—Si—
III
R R R
или сетчатую структуру
I
0 R ,R
1 II
—О— Si— О—Si—О—Sii—
III
R О G
I I
Чем большее число органических радикалов приходится на
атом кремния и чем больше размер этих радикалов, тем ближе
свойства кремни йор га ни чески х полимеров к свойствам
органических полимеров, и наоборот.
Общим свойством кремнийорганичееких полимеров является
их повышенная, по сравнению с органическими полимерами,»
теплостойкость.
В зависимости от химического состава и структуры
полисилоксаны могут быть твердыми, пластичными, могут иметь
консистенцию и свойства вязких жиров или представлять собой жидкости,
текучие, как вода.
Полисилоксаны обладают высокой электроизоляционной
способностью, низкой водопоглощаемостью, высокой теплостойкостью,
хорошей химической стойкостью и атмосферостойкостью.
Образцы, покрытые алкилполисилоксановыми смолами, после
испытания в течение 620 суток в атмосферных условиях обнаружили
незначительную точечную коррозию, в то время как образцы,
покрытые глифталевыми лаками, в тех же условиях сильно
разрушились. I
245
Полней локсаны хорошо противостоят действию 10%-ной
HNO8 при 100°, 50%-ной HaSO4, концентрированных растворрв
солей. Полисилоксановые каучуки не теряют гибкости и не
разрушаются при температурах от —65° до +200°. Так, например,
после 80-суточного нагревания при 165° образцы полисилоксанового
каучука теряют в весе около 4,0%, в то время как синтетический
каучук в тех же условиях теряет в весе за 2 суток около 9%.
Полисилоксановый каучук весьма стоек к действию
минеральных масел, воды, озона и ультрафиолетовых лучей.
•¦¦'• Среди Простейших кремнийорганических соединений, которые
нашли разнообразное применение в технике, первое место занима-
for эфиры ортокремневой кислоты (например, этилсиликат). Их
применяют в качестве связующих веществ для керамики и других
силикатных материалов, а также для пропитки искусственных и
природных камней, тканей, бумаги, ваты и других пористых
материалов. Эфиры ортокремневой кислоты придают указанным
материалам водонепроницаемость, меньшую горючесть, большую
механическую прочность и улучшают их диэлектрические
показатели.
Полнейлоксановые смолы широко используют для
высокотемпературной изоляции. Поли си локсановые жидкости нашли
применение как низкотемпературные смазки, как жидкости для
диффузионных насосов, в электровакуумной промышленности и
как жидкие диэлектрики в масляных трансформаторах.
Полисилоксановый каучук применяют в качестве прокладочного
материала; в сочетании с стеклянной тканью он может быть использован
для прокладок на масляных линиях с рабочей температурой до
175°, для транспортирующих лент ленточных сушилок, для
диафрагм в трубопроводах для горячих агрессивных газов, а также в
качестве электрической изоляции.
Детали, наготовленные прессованием полисилоксанового
порошка, не разрушаются при температуре 300°, стойки к действию
концентрированных кислот и разбавленных щелочей, солнечного
света и т. п.
Полимеры кремнийорганических соединений пока мало
применяют в качестве химически стойких материалов, но их высокая
теплостойкость и устойчивость по отношению к агрессивным
средам создают все предпосылки для более широкого их применения.
8. ПРОЧИЕ КОНДЕНСАЦИОННЫЕ СМОЛЫ
- Другие виды конденсационных смол находят крайне
ограниченное применение в качестве антикоррозионных материалов,
но широко используются для других целей.
Мочевино- и тиомочевино-формальде-
гидные (карбамидные) смолы, или амино-
пласты. Прессованные изделия из карбамидных смол доволь-
246
но стойки к действию оснований и слабых кислот, стойки к
спиртам, кетонам, сложным эфирам, бензолу, бензину,
минеральным тдаслам. Теплостойкость 100°.
Карбамидные смолы не стойки к действию концентрированных
кислот и оснований, а также к продолжительному действию
воды. Введение тиомочевины в продукты конденсации мочевины с
формальдегидом сообщает карбамидным пластикам устойчивость
к действию воды.
Совмещение феноло-альдегидных смол с карбамидными сообщает
первым щелочестойкость, более светлую и стабильную окраску,
повышенную адгезию, повышенные электроизоляционные
свойства.
Глифталевые смолы —продукты конденсации
глицерина и фталевого ангидрида—отличаются высокими
электроизоляционными свойствами и хорошей водостойкостью, что
позволяет широко применять их для изготовления электроизоляционных
пластиков (текстолит марки ПТЭ, миканит),
электроизоляционных лаков и лакокрасочных материалов для окраски металла и
дерева.
Глифталевые смолы, модифицированные предельными и
ненасыщенными жирными кислотами, нашли широкое применение
для производства антикоррозионных лаков для металлов и для
покрытий, стойких к воздействию атмосферы.
При использовании вместо глицерина четырех атомного
спирта—пентаэритрита С(СН2ОНL—получаются пентафталевые
смолы, отличающиеся более высокой скоростью отверждения,
чем глифталевые.
Анилино-формальдегидные смолы
термопластичны, но более тугоплавки, чем новолачные феноло-
альдегидные; они скорее напоминают резитол. Теплостойкость
их 95—110°. Высокие электроизоляционные свойства
прессованных изделий из анилино-формальдегидных смол позволяют
лспользовать их для изготовления деталей в высокочастотных
установках.
Полиамидные смолы получаются конденсацией по-
лиметилендиаминов с дикарбоновыми кислотами. Из
полиамидных смол получают прочное искусственное волокно, тонкие
пленки, пригодные для электроизоляции, бензостойких прокладок
и других целей. Например, смола «найлон», применяемая в
производстве синтетического волокна, получается из адипиновой
кислоты и гексаметилендиамина. Аналогичная полиамидная
смола «капрон» получается путем полимеризации Е-капролак-
тама.
Полиамидные смолы можно использовать в качестве
связующего при изготовлении прессованных изделий, от которых требуется
большая эластичность, водостойкость, стойкость против коррозии
и высокие электроизоляционные свойства.
247
Пластические массы и лаки на основе полимеризационных смол
В качестве антикоррозионных материалов наиболее широко
применяют пластмассы на основе смол, полученных
полимеризацией производных этилена. В дальнейшем будут описаны только
те смолы и пластмассы на их основе, которые уже применяются
или имеют перспективы применения в качестве
антикоррозионных материалов.
1. ЛАКИ НА ОСНОВЕ ПОЛИХЛОРВИНИЛОВЫХ СМОЛ
Полихлорвиниловая смола (ПХВС) является продуктом
полимеризации хлористого винила (винилхлорида) с применением в
качестве инициаторов полимеризации перекиси бензоила,
перекиси водорода и др. и в качестве эмульгаторов желатины,
натриевых солей сульфокислот и др.
В зависимости от условий полимеризации получают смолы
различной вязкости (вязкость 1%-ного раствора в дихлорэтане
1,28 сантипуаза и выше).
Чем больше вязкость смолы, тем выше показатели
физико-механических свойств пластмасс на основе ПХВС (предел прочности
при растяжении, морозостойкость, диэлектрические свойства и
т. п.) и тем выше должна быть температура переработки смолы.
Термостабильность ПХВС от 70 до 100 сек.
Термостабильность смолы определяется промежутком времени {в минутах),
требуемым для потемнения бумаги конго-красной, помещенной в пробирку
с ПХВС. Пробирку со смолой помещают в баню с температурой 165°.
Поли хлорвиниловая смола в зависимости от температуры и
времени полимеризации представляет собой порошок белого,
янтарного или темножелтого цвета. По техническим условиям
выпускаемая смола должна иметь следующие показатели:
Температура разложения не ниже, °С 130—160
Влажность не выше, % 1—1,5
Содержание хлора не ниже, % 52,5
Растворимость в ацетоне не более, % 35
Содержание летучих не выше, % 0,3
Вязкость 1%-ного раствора в дихлорэтане (для
всех марок) не ниже, сантипуазы 1,28
Растворы поли хлорвиниловой смолы при охлаждении ниже
40° желатинизируются.
Для уменьшения хрупкости, присущей чистому
полихлорвинилу, а также для улучшения других его свойств, его подвергают
термической пластикации и вводят различные компоненты:
1) пластификаторы —трикрезилфосфат, дибутилфта-
лат, дихлорди фенил амин (совол), диэтилфталат, хлорированный
248
нафталин и др., улучшающие некоторые физико-механические
свойства смолы;
2) наполнители — кремнезем, графит, газовую сажу
(повышающие твердость и прочность при растяжении), каолик
(повышающий, кроме того, маслостойкость) и др.;
3) стабилизаторы — стеараты кальция и свинца,
сернокислый свинец, окислы свинца, сурьмы и меди,
силикаты кальция и свинца, нафтиламин и др., повышающие устойчивость
полихлорвинила при термической обработке.
Растворителями полихлорвинила являются хлорбензол,
дихлорэтан, толуол, хлортолуол, ацетон, бутилацетат и др.
Хлорированием поли хлорвиниловой смолы получают
перхлорвинил ов у ю смол у.
Согласно ТУ МХП № 1919—50 предусматривается выпуск
трех классов сухой перхлорвиниловой смолы со следующими
физико-химическими свойствами:
Классы
А Б В
Температура разложения не ниже, °С 145 145 140
Время растворения при комнатной
температуре 10 вес. ч. смолы в 90 вес. ч.
смеси растворителей (бутилацетата
35%, ацетона 35% и толуола 30%), и «¦ о_ 9
часы "е оолее "
Вязкость при 20° 10%-ного раствора
смолы в указанной смеси
растворителей (вискозиметр Форд-Энглера, 7 1П . 7 « л
сопло № 2), секунды '~1U 4 / 6~*
Содержание железа, % Не более °'3
Влажность, % Не более 0,5
Перхлорвиниловая смола дает растворы, не желатинизирую-
щиеся при комнатной и более низких температурах. Пленки из
перхлорвиниловой смолы требуют меньше пластификаторов; в качестве
пластификаторов могут применяться более химически стойкиевеще-
ства: хлорированный парафин, хлорированный скипидар и совол.
Предел прочности при растяжении пленки, содержащей 20% три-
крезилфосфата, составляет 238 кг/см2, а для некоторых перхлорви-
ниловых пленок прочность достигает 350—450 кг/см2. Прочность
же пленки полихлорвиниловой смолы (при толщине 0,3 мм)
равна 190 кг/см2. Пленки из перхлорвиниловой смолы обладают лучшей
адгезионной способностью, чем пленки из поли хлорвиниловой
смолы.
В антикоррозионной практике поли хлорвиниловую и перхлор-
виниловую смолы применяют для приготовления лаков и клеев,
предназначаемых для защитных покрытий аппаратуры и для
производства пластмасс — конструкционных материалов для
изготовления деталей аппаратуры.
249
Полихлорвиниловые лаки получают
растворением ПХВС в различных органических растворителях с
добавлением пластификаторов, стабилизаторов и других веществ.
Поли хлорвиниловый лак под названием к о р о л а к
(ТУ МХП 1085—44) изготовляется по следующему рецепту
(в вес. ч.):
Хлорбензол 87
Высоковязкая полихлорвиниловая смола Ю
Совол 1,5
Дибутилфталат 1,5
Триэтаноламин 0,03
Известны также и другие рецепты, например:
Хлорбензол 77,92
Смола 15
Совол - . . 5
Глифталевый лак 2
Триэтаноламин 0,08
При применении в качестве пластификатора дибутилфталата,
а в качестве растворителя дихлорэтана получают
полихлорвиниловый лак для пропитки ткани.
Поливинилацетатный лак получают смешением
сополимера, полученного из хлорвинила и винилацетата, с
пластификатором и пигментом в краскотерках с последующим
растворением полученной смеси при нагревании в соответствующих
растворителях (дихлорэтан, ацетон, толуол, бутилацетат, ксилол
и др.).
Перхлорвиниловые лаки. Лаки из перхлорви-
ниловой смолы получают растворением сухой смолы или
разбавлением ее хлорбензольного концентрата (сокращенно КПС),
представляющего собой 32—38%-ный раствор этой смолы в
хлорбензоле. Для получения быстро высыхающего лака в качестве
разбавителя концентрата можно применять ацетон, бензол, этил-
ацетат, дихлорэтан, толуол, хлорбензол, сольвент-нафту и др.
В качестве пластификаторов в перхлорвиниловые лаки вводят
дибутилфталат, трикрезилфосфат, хлорированный парафин, совол,
хлорированный скипидар в количестве 20—30% от веса сухой
смолы. Повышенное содержание пластификатора увеличивает
эластичность лаковой пленки, но уменьшает адгезию и химическую
стойкость лака, а также замедляет его сушку.
Лаковые растворы при их нанесении должны содержать 12—
15% смолы. Приводим примерную рецептуру приготовления
12%-ного лака при содержании в концентрате 50% смолы (в кг):
КПС 24
Пластификатор—хлорированный скипидар 2,4
Растворитель (смесь бензола и ксилола 2:1) . . • • 73,6
2
растворение концентрата или сухой смолы производят при
температуре 18—20° и непрерывном перемешивании. При повышении
температуры до 25—30° процесс растворения значительно
ускоряется.
Для увеличения адгезионнных свойств в состав перхлорвини-
ловых лаков вводят полиэфирные смолы.
В табл. 62 приводятся данные о грунтах, эмалях и лаках на
основе перхлорвиниловой смолы, выпускаемых нашей
промышленностью и применяемых для антикоррозионных защитных
покрытий.
Таблица 62
Перхлорвнниловые лакокрасочные материалы
Наименование
ТУ
Состав
В*
*
Лак ОНИЛХ-3
ТУМХП
1250—48
Лак ХСЛ
(бесцветный,
покровный)
Лак ВХЛ-4000
Грунт ХСГ-26
химически стойкий
(красно-коричнев.)
Грунт ВХГ-4007
химически стойкий
Эмаль ХСЭ-26 хи-
мически стойкая
ВТУ МХП
2255—50
вту мха
2647—51
В1УМХ11
1807—50
ВТУ МХП
2596—51
ВТУ МХП
1777—50
Эмаль ВХЭ-4023
химически стойкая
(серая)
ВТУ МХП
2597—51
Раствор перхлорвиниловой
смолы в смеси
хлорбензола и дихлорэтана;
пластификатор — хлорпара-
фин. Приготовляется из
концентрата
Раствор перхлорвиниловой
смолы в органических
растворителях с
пластификатором.
Приготовляется из сухой смолы
То же
То же с добавлением
пигментов
То же с добавлением
пигментов
Раствор перхлорвиниловой
и полиэфирной смол
орган ических
растворителях с пластификатором
и пигментом.
Приготовляется из сухой смолы
То же
25—100
20—50
20—50
40—120
40—120
20—50
20—50
4-5
300
2
2
350
350
300
300
350
350
• Вискозиметр Ф-4, употребляемый часто в дрантине, представляет собой воронку,
в которую наливают испытуемую жидкость. Нижний конец воронки важимают
пальцем и отмечают время с начала истечений жидкости до момента, когда струя жидкости
прерывается. ,т __„
•*РасхоД указан для материала, разбавленного разжижителем Р-4 (ТУМХП
1414—46) до рабочей вязкости, требуемой для нанесения распылением.
251
Помимо материалов, приведенных в табл. 62, выпускаются
перхлорвиниловые лаки, эмали и грунты различных окрасок,
предназначенные для наружных покрытий, стойкие против
действия атмосферы и слабоагрессивных сред; лаки ПХВ-50 (ТУ МХП
1860—48); грунт ХВГ-1 (ТУ МХП 2189—50); эмали: ХСЭ-1 белая,
ХСЭ-3 кремовая, ХСЭ-6 желтая, ХСЭ-14 зеленая, ХСЭ-23 серая
(ВТУ МХП 2451—50) и др.
В состав этих лаков, грунтов и эмалей входят в качестве
пластификаторов дибутилфталат и трикрезилфосфат, а в качестве
пленкообразующих кроме перхлорвиниловой смолы также и
полиэфирные смолы, что снижает химическую стойкость этих
эмалей и лаков.
Повышенной химической стойкостью обладают эмали и лаки,
пластифицированные смесью хлоркаучука, головакса и хлорпара-
фина и не содержащие полиэфирных смол. Лучшим растворителем
для них является смесь ацетона, бутилацетата и толуола; для
эмали эту смесь , приготовляют в отношении 17:7,8:41, а для
лака—в отнсшении 22:10:52. В качестве пигмента для эмалей
применяют железный сурик.
На очищенную поверхность наносят три слоя эмали, а затем
два слоя лака.
Время сушки (до состояния «отлипа») каждого промежуточного
слоя эмали и лака 25—30 мин. при 15—20°. После нанесения
последнего слоя лака окончательную сушку проводят в течение 6—
7 суток при 15—20° и 2—3 суток при 60—70°.
Вязкость по Форд-Энглеру (сопло № 2) эмали и лака должна
быть следующей ?в секундах):
При окраске
При окраске
кистью
пульверизатором . . .
Лак
10—12
8—10
Эмаль
18—20
15—18
Расход эмали на 1 м2 поверхности при трехслойном покрытии
375—400 г; расход лака при двухслойном покрытии 175—200 г.
Все работы по окраске эмалью и лаком следует производить
в точном соответствии с правилами пожарной охраны и техники
безопасности.
Применение полихлорвиниловых и перхлорвиниловых покрытий
Применение полихлорви ниловых покрытий для
защиты химической аппаратуры от коррозии ограничивается их
плохой адгезией к металлам.
Для наружной окраски химических аппаратов и металлических
конструкций поли хлорвиниловый лак (королак и др-) наносят в
3—4 слоя по грунту из свинцового или железного сурика на
натуральной олифе.
252
Поли хлорвиниловый лак (королак) используют в качестве
защитного слоя для подвесок в гальваноцехах. В этом случае
нанесение лаковой пленки производят путем окунания подвески в
нагретый до 90—100° лак. Для лучшей связи лака с металлом тонкие
и плоские стержни подвески, а лучше всю деталь перед окунанием
следует обернуть марлей в один слой.
Толщина покрытия должна составлять 1,5—2 мм, для чего
наносят 6—8 слоев лака. Каждый слой сушат при комнатной
температуре в течение 1,5—2 час., а последний слой 6 суток при той
же температуре.
Чтобы на ткани получить покрытие достаточной толщины,
нужно нанести раствор смолы в 3—4 слоя, причем первый слой наносят
раствором смолы концентрации не выше 5—б %, а последующие—
не выше 7—8%.
При получении из полихлорвиниловой смолы сплошных
изделий (перчаток, чуней и др.) в раствор погружают деревянные
модели, имеющие форму руки, ноги и т. п. В зависимости от
назначения изделий и концентрации раствора на модель нужно наносить
5—10 слоев.
Сушку каждого слоя при 15—20° проводят в течение 2—8 час.
(в зависимости от толщины слоя), при 40—50° достаточно 1—3 час.
Чтобы изделие легко можно было снять с модели, последнюю
покрывают бакелитовым лаком холодной сушки.
Перхлорвиниловые смолы отличаются повышенной
химической стойкостью по сравнению с полихлорвиниловыми и
лучшей растворимостью в органических растворителях,
применяемых при изготовлении лаков. Кроме того, лаки и эмали,
приготовленные на основе перхлорвиниловых смол, обладают лучшими
адгезионными свойствами. Поэтому антикоррозионные защитные
покрытия из перхлорвиниловых лаков и эмалей применяются
значительно шире, чем полихлорвиниловые лаки.
Технологический процесс нанесения перхлорвиниловых
покрытий состоит из следующих основных операций:
1) подготовка поверхности;
2) нанесение грунта;
3) нанесение шпатлевки;
4) нанесение эмали;
5) нанесение лака;
6) сушка.
Подготовка поверхности. Очистку
металлической поверхности от ржавчины, окалины, жировых загрязнений
т. п. производят способами, описанными выше для бакелитовых
покрытий (стр. 209).
Нанесение грунта. В качестве грунта под
перхлорвиниловые покрытия можно применять следующие материалы:
1. Перхлорвиниловые грунты. При нанесении
перхлорвинилового грунта краскораспылителем рабочая вязкость
грунта всех марок по воронке НИИЛ К должна составлять 5 —6 сек.,
253
а при нанесении кистью—9—12 сек. Разбавление грунта
производится разжижителем Р-4 (ТУМХП 1414—46). Перхлорвиниловые
грунты рекомендуется наносить краскораспылителями, так как
при нанесении их кистью нельзя хорошо растушевать слой
грунта по поверхности металла. Грунты ХСГ-26 и ВХГ-4007
применяются при покрытии поверхностей, подверженных действию
сильно агрессивных сред. Для этой же цели может быть применен грунт
на основе перхлорвиниловых лаков ХСЛ и ОНИЛХ-3 в смеси с
20—30% диабазовой муки или свинцового сурика.
2. Грунт глифталевый № 138 (ГОСТ 4056—48).
Этот грунт при нанесении краскораспылителем разбавляют соль-
вент-нафтой, ксилольной фракцией, скипидаром или смесью
скипидара с лаковым керосином—до вязкости по воронке НИИЛК
5—6 сек., а при нанесении кистью—до вязкости 9—12 сек. Грунтом
№ 138 рекомендуется покрывать металлические поверхности под
покрытия, стойкие против действия атмосферы и промышленных
газов. Для этой же цели могут также применяться перхлорвини-
ловый грунт ХСГ-7 и свинцово-суричный грунт, приготовленный
смешиванием свинцового сурика с натуральной олифой или
олифой «оксоль» в соотношении 75 : 25. Вязкость свинцово-суричного
грунта по воронке НИИЛК при нанесении распылением должна
составлять 7—8 сек., а при работе кистью может достигать
14—17 сек.
Хорошие результаты получаются при применении поочередно
грунтов обоих типов. Сначала на металлическую поверхность
наносят один из маслосодержащих грунтов (№ 138 или свинцово-
суричный), а на него—перхлорвиниловый грунт той или иной
марки в зависимости от агрессивности среды.
Для создания прочного покрытия необходимо просушить слой
грунта. При 18—20° грунт высыхает в следующие сроки: грунт
№ 138 через 48 час, свинцово-суричный грунт через 36 час,
а грунт ХСГ-26 и лак ХСЛ со свинцовым суриком через
2 часа.
Шпатлевка. Для шпатлевки применяют замазку состава:
60% лака ХСЛ или ОНИЛХ-3, 25% диабазовой муки и 15%
мелкого асбеста или готовую шпатлевку ХВШ (ТУ МХП 2187—50).
Шпатлевки нужно наносить только на хорошо просушенный слой
грунта. Для лучшего выравнивания поверхности
рекомендуется предварительно заполнить шпатлевкой глубокие неровности.
Каждый следующий слой шпатлевки наносят после просушки
предыдущего. Не рекомендуется наносить более трех слоев
шпатлевки, причем толщина каждого слоя не должна быть более 0,3—
0,5 мм. Для улучшения сцепления шпатлевки с грунтом и шпат-
левочных слоев между собой предыдущий слой следует слегка
прошлифовать наждачной шкуркой.
Нанесение эмалей и лаков. Перхлорвиниловые
эмали и лаки рекомендуется наносить при помощи
краскораспылителя. Внешний вид и стойкость покрытия, нанесённого кистью,
254
значительно хуже, чем покрытия, нанесенного распылителем
Так как перхлорвиниловые эмали и лаки дают при высыхании
очень тонкую пленку, их следует наносить несколько раз
На рис. 97 показан разрез краскораспылителя (пульвеоиза-
тора) отечественной конструкции. Сжатый воздух из
компрессора, пройдя масловодоотделитель, поступает по резиновому
шлангу через ниппель 7 в трубу 6, в конце которой имеется клапан 3
Дальше воздух по специ- '
альному отводному каналу
поступает в камеру,
образуемую головкой
краскораспылителя, и
одновременно с этим через кольце-
ШЖ"^ l\ U/ 4 5
2,
вую щель—в
дополнительные боковые отверстия / в
насадке, служащие для
придания струе краски
круглого или
эллиптического сечения.
Краска из сосуда 9
поступает к соплу,
закрываемому иглой 2. Нажимая
на собачку 8,
одновременно отодвигают иглу 2 и
открывают воздушный
клапан 3. Ток воздуха,
идущий из камеры, засасывает
из сосуда 9 краску и
распыляет ее. При отпускании
собачки 8 пружина 4
возвращает иглу и
воздушный клапан на прежнее
место. Количество
подаваемой краски регулируется
винтом 5.
Лакокрасочные материалы должны иметь определенную
вязкость, указанную в соответствующих ТУ на эти материалы.
Если этого указания нет, то для лакомасляных материалов вязкость
должна равняться 5—8 сек. по воронке НИИЛК, а для перхлорви-
ниловых лаков 4—6 сек. Для разбавления до нужной вязкости
перхлорвиниловых лаков применяют разжижитель Р-4. Лак
должен быть отфильтрован через сито 3200—3600 onw/см2 или марлю,
сложенную в 2—3 слоя. Давление воздуха в пульверизаторе
должно быть в пределах 3 — 3,5 ати при диаметре сопла
1,8—2,5 ям
При окраске направление струи должно быть перпендикулярно
к окрашиваемой поверхности. Краскораспылитель должен
находиться на расстоянии 250—350 мм от окрашиваемой поверхно-
Рис. 97. Разрез краскораспылителя:
1—боковые отверстия в насадке; 2—игла;
3—воздушный клапан; 4—пружина; 5—винт; б—труба
для подачи воздуха; 7—ниппель; в—собачка;
9—Сосуд для краски.
255
сти; скорость передвижения краскораспылителя вдоль
поверхности должна быть равномерной в пределах 10—18 м/мин.
Слой краски наносят полосой сверху вниз. Когда полоса
краски доведена до нижней границы, краскораспылитель выключают
и переносят вправо от окрашенной поверхности. Для получения
тщательно окрашенной поверхности рекомендуется первый слой
наносить вертикальными полосами, а второй—горизонтальными.
Полученный таким образом слой называют: один двойной
слой.
Сжатый Воздух
из номпрбсаора
А
Рис, 98А. Краскораспылительная установка с маеловодо-
отделителем:
1—сосуд с краской; 2—масловоДОотделитель; з—войлок;
4- -кокс; 6—предохранительный клапан; б—манометр.
Краскораспылитель должен быть снабжен масловодоотделите-
лем, предназначенным для очистки от масла и влаги сжатого
воздуха, поступающего из компрессора. Воздух фильтруется через
мелкий кокс с прослойками войлока. На рис. 98А представлена
краскораспылительная установка, снабженная масловодоотдели-
тел ем.
В СССР выпускаются краскораспылители восьми марок: КР-Ю, КР-11,
КР-12, КР-20, КР-21, КР-22, КР-30 и КР-31. Распылители первых трех марок
256
снабжены сосудом для краски емкостью 0,5 л, расположенным вверху над
распылителем, как это показано на рис. 97. У краскораспылителей КР-30 и
КР-31 сосуд для краски емкостью 0,75 л расположен под аппаратом, и подача
краски в аппарат осуществляется путем засасывания ее сжатым воздухом,
Краскораспылители "КР-20, КР-21 'и КР-22 предназначены для окраски
больших поверхностей. Подачу краски в этих аппаратах производят из
нагнетательного бака емкостью 12 или 25 л. На рис. 98Б показана схема
установки с красконагнетательным баком.
Для получения атмосферостойкого покрытия достаточно
нанести 3—4 слоя эмали по одному слою грунта. Для химически
стойкого покрытия рекомендуется наносить 5—6 слоев, а для сильно
Сжатый воздух
из компрессора
Рис. 98Б. Краскораспылительная установка с маеловодоотделителем
и нагнетательным баком:
/—краскораспылитель; 2—шланг для подачи краски; з—красконагнетательный
бак; 4—масловодоотделитель; б—шланг для подачи сжатого воздуха в
краскораспылитель; 6—шланг для подачи сжатого воздуха в красконагнетательный
бак.
агрессивных сред—10 слоев B слоя грунта, 4—5 слоев эмали,
3—5 слоев лака).
Сушка покрытий. Перхлорвиниловые лаки и эмали
высыхают очень быстро, но для получения прочного покрытия после
нанесения каждого слоя рекомендуется производить сушку в течение
не менее 2 час.
17 Поляков
257
Покрытие, которое должно подвергаться действию сильно
агрессивных сред, следует сушить при температуре 100—110°.
В табл. 63 приведены схемы технологического процесса
окраски перхлорвиниловыми лаками аппаратуры, подвергающейся
воздействию различных агрессивных сред.
Схема I—воздействие воздуха, содержащего хлор, окислы
азота, сернистый газ и др.
Схема II—воздействие 20%-ной азотной и соляной кислот
(любой концентрации).
Схема III—воздействие 80%-ной уксусной кислоты.
Для улучшения защитных свойств покрытия часто применяют
подслой из ткани (бязи, марли и др.). В этом случае
предварительно на поверхность аппарата наносят кистью тонкий слой
грунтовочной смеси из перхлорвинилового лака с наполнителями; затем
наклеивают ткань, нарезанную в виде полос требуемой длины и
ширины. Клеем служит та же грунтовочная смесь, которой
покрывают ткань и поверхность аппарата. На высушенный подслой
наносят еще 1—2 слоя грунтовочной смеси. Каждый слой сушат
не менее 5—6 час, при 18—20°. Затем наносят 6—12 слоев эмали
и лака, которые высушивают по указанному режиму.
Перхлорвиниловое покрытие может быть нанесено на
поверхность аппарата из сухой выдержанной древесины. К поверхности
аппарата приклеивают подслой из ткани описанным выше
способом.
В настоящее время в производственных условиях работает
большое количество аппаратов с перхлорвиниловыми
покрытиями: 9
1) Гальванические ванны для анодирования, кислого лужения
и цинкования. Рабочая температура 15—25°. Агрессивными
жидкостями являются серная кислота концентрацией до 25%, борная
кислота концентрацией до 20—25% и соли этих кислот.
2) Скрубберы для абсорбции НС1, SO2 и других газов,
работающие при температуре до 70°.
3) Резервуары для хранения щавелевой кислоты при
температуре до 60° и серной кислоты концентрацией 70—92% при
температуре окружающего воздуха.
4) Аппараты емкостью 8 ж3 на гидрогенизационных заводах.
Жидкость содержит жирные кислоты, серную кислоту и ее соли
при температуре 20—65°.
5) Детали камер для производства хлорной извести.
Агрессивные среды—хлор и хлорная известь. Температура 40—50°.
6) Вентиляторы (корпус и турбина), транспортирующие пары
воды, хлористый водород и окислы азота.
7) Смесители (валы, лопасти). Агрессивные среды: 4—5%-ная
соляная кислота, 3—4%-ный раствор едкого натра.
8) Детали (кожух) фильтра, подвергающегося воздействию
горячих паров, содержащих до 5% соляной и серной кислот.
258
Таблица 63
1.
2.
3.
4.
5.
5.
Схемы технологического
Операции
Нанесение грунта ХСГ-26:
число слоев . .
температура и время
каждого слоя
Шпатлевка:
число шпатлевок . .
сушки
•
время сушкн после каждой
шпатлевки.
Нанесение эмали ХСЭ-26:
число слоев .
температура и время
каждого слоя.
Нанесение лака ХСЛ или
ОНИЛХ 3;
число слоев . .
температура и время
1 -го слоя .
температура и время
2-го слоя .
Нанесение последующих
эмали ХСЭ-26:
число слоев .
сушки
сушки
сушки
слоев
Нанесение последующих слоев лака
ХСЛ:
число слоев .
температура и время
каждого слоя эмали
¦
сушки
и лака
процесса окраски аппаратов
Схемы
I
1
2 часа при
20J
одна местная
и одна
сплошная
2
Я ЧЯРЯ ППИ
20J
2
2 часа при
20°
7 суток
II
2
1 час при
20'
III
i
0,3 час. при
20э, затем
0,5 час. при
100—110"
Без шпатлевки
2
1 час при
2
1 час при
20°
7 суток
з
0,5 час. при
20°, затем
0,5 час. при
60J и 1 час
при
100—110^
2
0,5 час. при
20J, затем
1 час при
100-110°
так же, как
и 1-й слой
2
1
0,5 час. при
20°, затем
0,5 час. при
60J и 1 час
при
100-110°
Примечания: 1. После сплошной шпатлевки следует шлифовка куском
лемзы с водой.
2. Кроме химической стойкости от покрываемой поверхности (по схеме I)
требуется, чтобы после окраски эта поверхность была ровной и гладкой, без
заметных углублений и неровностей.
17 <
259
Срок службы tnepхлорвиниловых покрытий зависит от условии
их эксплуатации* и колеблется от 6 месяцев до 2 лет.
В литературе приводятся данные о стойкости перхлорвиниловых
покрытий при комнатной температуре: во влажной атмосфере в
25-и 50%-ной серной кислоте, 20-и 25%-ной соляной кислоте,
20%-ной азотной кислоте, 80%-ной уксусной кислоте; в 3%-ном
растворе поваренной соли.
Особенно хорошие результаты получаются при защите перхлор-
виниловыми покрытиями металлоконструкций, подвергающихся
воздействию паров соляной, серной и азотной кислот, находящихся
в атмосфере цеха.
2. ВИНИПЛАСТ
Винипласт представляет собой продукт термической
пластикации полихлорвиниловой смолы со стабилизаторами, мягчителями
и другими добавками.
Процесс термической пластификации осуществляется при
температуре 160—180°, при которой из полихлорвиниловой смолы
начинает выделяться хлористый водород. Выделяющийся
хлористый водород каталитически ускоряет процесс разложения
полихлорвиниловой смолы и поэтому должен быть связан
стабилизатором. В качестве стабилизаторов применяют натриевые,
кальциевые и свинцовые соли: Na2COs, Na2HPO4, Ca(C17H35COOJ,
Pb(C17H85COOJ, а также мочевину и меламин.
Для придания массе подвижности при формовании и
прессовании в нее добавляют мягчители (стеарин, трансформаторное
масло). Стеараты кальция и свинца являются таким образом и
стабилизаторами и мягчителями.
Основные физико-механические свойства винипласта:
Удельный вес, г/см? 1,38—1,4
Предел прочности, кг/см2
при растяжении 400—600
при сжатии 800—1600
при изгибе 800—1200
Модуль упругости, кг/см2 40 000
Коэффициент Пуассона 0,о54
Ударная вязкость, кг см/см2 160—180
Твердость, кг!мм% 15-—16
Относительное удлинение при разрыве (зависит от
продолжительности действия нагрузки), % 10—25
Температурный предел применения, °С от —10 до +60
при кратковременном воздействии температуры . . до 90°
Горючесть Негорюч
Теплопроводность, кал/см сек °С 3,8—4,Ы0~*
Теплостойкость не менее, °С ' 65
Коэффициент линейного расширения 0,00005—0,00007
Удельное объемное электрическое сопротивление, ом см . ' 1012
Пробивное напряжение при 20°, кв/мм 45
Угол диэлектрических потерь (при 800 гц) . ..... 0,015
Диэлектрическая постоянная (при 800 гц) ¦ " 3,1—3,6
260
При повышенных температурах механические свойства
винипласта понижаются, а склонность его деформироваться под
влиянием длительных нагрузок повышается.
По химической стойкости винипласт превосходит многие
неметаллические антикоррозионные материалы. Он стоек в щелочных
растворах, тогда как фаолит, текстолит и кислотоупорные
силикатные цементы разрушаются щелочами; практически устойчив
почти во всех кислотах и растворах солей, за исключением
сильных окислителей, как например концентрированной (выше 40%)
азотной кислоты, олеума и др. Винипласт нерастворим в
органических веществах, за исключением ароматических и
хлорированных углеводородов. К воде винипласт менее стоек, чем к
растворам кислот, щелочей и солей.
Признаками нестойкости винипласта в той или иной среде
являются увеличение его веса вследствие набухания и изменение
цвета. Например, при длительном воздействии воды он
приобретает светложелтую окраску.
Химическая стойкость винипласта, по данным лабораторных
испытаний, приведена в табл. 64.
Из данных, приведенных в табл. 64, следует, что винипласт в
целом ряде случаев с успехом можно применять вместо цветных
металлов в аппаратуре, где имеются агрессивные среды. Кроме
того, благодаря отсутствию запаха и глянцевой поверхности,
винипласт может применяться в качестве оберточного материала в
пищевой, медицинской и фармацевтической промышленности.
Механическая обработка, сварка и склеивание
винипласта
Механическая обработка. Винипласт хорошо
поддается обработке на токарных, сверлильных, фрезерных и
других станках.
Скорость резания должна быть не выше 700—1000 м/мин.
Подача при черновой обработке должна составлять 0,5—0,8 мм
на один оборот изделия, а при чистовой обработке—не более
0,15 мм. Необходимо учитывать, что винипласт легко ломается
в местах надрезов; поэтому при снятии стружки следует
избегать глубоких рисок и царапин, резкие переходы закруглять.
Толщина стружки при черновой обработке не ограничена, а при
чистовой обработке не должна превышать 1,5—2 мм. Лучше всего
резцы изготовлять из обычной углеродистой стали. Геометрия
резца рекомендуется следующая: передний угол 15—20°, задний
угол 8—10° и угол заострения 60—65°. Обработанную резцом
поверхность шлифуют наждачной бумагой или личным
напильником. Нарезку резьбы можно производить резцом, метчиком и
плашкой.
261
Химическая стойкость винипласта
Таблица 64
Среда
Концентрация
%
Предельная
температура
Кислоты:
серная
7
серниста^
азотная .
соляная .
уксусная
фосфорная
плавиковая .......
мышьяковая
кремнефтористоводная ....
органические жирные ....
Едкие щелочи
То же
Аммиак водный
Растворы солей серной и соляной кислот .
То же
Сероводород в растворе
Углекислота в растворе
Хлор влажный
Перекись водорода ¦ . .
Этиловый спирт
Метиловый спирт
Смазочные и растительные масла
Бензол, ксилол, толуол
Хлорированные углеводороды (хлорбензол и др.)
262
До'40
. 40—80
До 50
До 40
До 30
До 37
60—70
До 30
30-80
До 40
До 80
До 32
100
До 40
50—60
25
Разбавленные
Насыщ, на
холоду
Насыщ.
»
50-60 г/ж3
До 20
100
40
60
50
j
40
40
60
60
40
60
20'
40
60
60
40
60
50
40
60
40
40
20
50
40
40
60
Неустойчив
Винипласт можно резать ножовкой, циркульной и ленточной
пилами. На ленточной пиле устанавливают ленту шириной 5—блш
или бесконечный стальной трос диаметром 2—3 мм с насечками.
При всех процессах резания следует учитывать плохую
теплопроводность винипласта и избегать его нагревания, так как может
произойти деформация материала.
При равномерном нагревании до 90—180J винипласт
становится пластичным, что позволяет изготовлять из него небольшие
изделия прессованием и штамповкой.
При прессовании винипласта следует учитывать его плохую
теплопроводность, поэтому прессовочный порошок следует
предварительно нагреть до 80—100° и только после этого загружать в
форму.
После подогрева формы и пуансона до 170—200° производят
прессование при удельном давлении 600—1000 кг/см2. Этим
способом можно изготовлять фланцы, крышки и другие
небольшие детали.
Из нагретых до 130° листов винипласта можно изготовлять
мелкие детали штамповкой. Удельное давление при штамповке
20—30 кг/см*.
Продолжительность нагревания в камере при 130° в
зависимости от толщины листов приведена в табл, 65,
Таблица 65
Продолжительность нагревания винипласта при разной толщине листов
Толщина листов
мм
0,5-0,6
0,7—1
1,5-2
3-5
Продолжительность
нагревания
минуты
1
1,2—2
3
5—8
Толщина листов
ММ
6-10
11—15
16-20
22-25
Продолжител ьност ь
нагревания
минуты
10— J 5
16-25
30-40
40-60
Крупные изделия формуют из нагретых листов винипласта
на металлических или деревянных шаблонах или в формах.
Сварка. При сварке используют пластические и
адгезионные свойства нагретого до 180—200° винипласта. Процесс
сварки осуществляют при одновременном нагревании свариваемого
шва и винипластового прутка, вкладываемого в этот шов.
Применяемые типы сварочных швов изображены на рис. 99.
263
¦60-70-
Для сварки винипласта применяют электрические или
газовые горелки, показанные на рис. 100А и ЮиБ.
В электрической горелке (рис. 100А) воздух при давлении
1—1,5 ати через трубку 5, уложенную в текстолитовой ручке 6,
поступает в керамический цилиндр / с шестью воздушными
каналами. В трех из этих каналов расположены спиральные нихро-
мовые проводники, к которым через клеммы 7 подводят
электрический ток напряжением 40—60 в. Нагретый до 200—270° воздух
выходит через наконечник 3 и сменное сопло 4. Диаметр сопла
A — 5 мм) подбирают в
зависимости от диаметра
сварного прутка.
В газовой горелке (рис.
А 100 Б) воздух нагревают
горящим газом (водород,
светильный газ),
поступающим по трубке 3.
Сжатый воздух поступает через
трубку 2 в медный
змеевик 1У где нагревается до
температуры 200—270°.
Нагретый воздух выходит
через сменный наконечник 5,
прикрепленный к горелке
накидной гайкой 6.
Змеевик помещен в кожух 7,
состоящий из двух
цилиндров, пространство между
которыми заполнено
асбестом. Щиток 8 из фибры
и деревянная ручка 9 защищают руки сварщика от действия
высокой температуры.
Правильный режим сварки является необходимым условием
для получения прочного сварного шва. При недостаточной
температуре винипластовый пруток плохо приваривается к
винипласту и при охлаждении отстает от него в отдельных местах. При
перегреве материал разлагается, и получается непрочный шов.
При правильном режиме материал в момент сварки хорошо
размягчается.
Диаметр сварочного прутка выбирают в соответствии с формой
шва и толщиной свариваемых листов винипласта; в зависимости
от диаметра прутка должен меняться также и наконечник у
горелки.
В табл. 65 приведены размеры прутков и наконечников для
сваривания листов винипласта разной толщины.
Сварочные прутки из винипласта (ТУ Главхимпласта 90—48)
выпускают диаметром 2; 3 и 4 мм с допуском по диаметру ±0,5 мм.
Длина прутков 0,5 м и более.
Рис. 99. Сварные швы:
А. Шов Х-образный. Б. Шов U-образный. В. Шов
внахлестку.
264
Таблица 66
Размеры прутков и наконечников для сваривания листов винвпласта
разной толщины
Толщина срарнваемого
листа
дм
4
4—16
Выше 16
Диаметр си арочного
прутка
мм
2
3
4
Диаметр отверстия
в наконечнике горелки
мм
0,5
1
2
Перед началом сварки надо убедиться в том, что температура
нагретого воздуха равна ~220—230°. Замер производят
термометром, помещенным на расстоянии 4—5 см от горелки. При отсут-
Рис. 100А. Электрическая сварочная горелка для винипласта:
1—керамический цилиндр; 2—стальная гильна; 3—наконечник;
4—сменное сопло; 6—трубка для воздуха; 6—текстолитовая ручна; 7—клемма
для присоединения.
ствии термометра струю воздуха направляют на гладкую
поверхность винипласта, держа наконечник на расстоянии 4—5 см
от него. Если температура воздушной струи нормальная, то
Рис. 100Б. Газовая сварочная горелка для винипласта:
1—медный змеевик; 2—трубка для сжатого воздуха; S—трубка
для газа; 4—форсунка; 5—сменный наконечник; в—накидная
гайка; 7—кожух; 8—фибровый щиток; 9—Деревянная ручка.
через 2—3 сек. на месте нагрева на винипласте появится матовое
пятно. Сварочный пруток подают под углом 90° к направлению
шва, со средней скоростью (при газовой горелке) 12—15 м/час.
265
Рис. 100В. Сварка винипласта.
Прутку нужно сообщить некоторое давление, для чего сварщик
должен как можно сильнее надавливать на него рукой, не
допуская, однако, искривления прутка (рис. 100В). Угол подвода
горелки к поверхности
свариваемого материала
зависит от толщины
последнего. Чем тоньше
лист винипласта, тем
меньше этот угол, и
наоборот. Так как пруток
размягчается скорее,
чем винипласт, то струю
воздуха следует
направлять на свариваемую
деталь, обогревая пру-
' ток попутно. Наплав-
ление в шве нижнего
слоя лучше делать
прутком меньшего диаметра,
чем последующих.
При подготовке сварного шва делают на краях свариваемого
материала вручную или на станке фаску (под углом 60° при
толщине материала до 5 мм, и под углом 70° для листов большей
толщины). Место сварки необходимо хорошо очистить от масла и
загрязнений.
Сварочный шов внахлестку (см. рис. 99, В) обладает
наименьшей механической прочностью и применяется для придания
большей прочности при склейке раструбных соединений и листов.
Наилучшая прочность и герметичность достигаются при Х-образ-
ном шве (рис. 99,Л), который чаще всего и применяется. Когда
нужна высокая прочность шва, но сварка внутри аппарата
невозможна, применяется U-образный шов (рис. 99, Б); этот шов
требует примерно в 2 раза большего расхода сварочного прутка, чем
X-образный шов.
При расчете сварных конструкций из винипласта (по данным
Главхимпласта) допускают напряжения для хорошо
выполненных швов: на срез 0,65, на растяжение 0,75 и на сжатие 0,85 от
предела прочности материала.
Установлено, что прочность сварных швов зависит не только
от качества сварки, но и от толщины материала. С увеличением
толщины основного материала снижается прочность сварного
птя.
Воздействие 80%-ной серной и 27%-ной соляной кислот не
уменьшает прочности (при растяжении) ни швов, ни основного
материала; при воздействии же 50%-ной азотной кислоты
уменьшается прочность того и другого.
Склеивание. Для склеивания винипласта применяют
20%-ный раствор сухой перхлорвиниловой смолы в дихлорэтане.
266
Склеиваемые детали из винипласта предварительно зачищают
и обезжиривают. Затем наносят на каждую деталь три слоя клея
(сушка каждого слоя продолжается 5—10 мин.). После этого
детали плотно прижимают друг к другу. Плотное склеивание при
комнатной температуре наступает через 18—24 часа. Предел
прочности при растяжении по месту склейки достигает 30—40 кг/см2;
пребывание образцов в агрессивных средах не уменьшает
прочности склейки.
Изготовление изделий из винипласта
Листовой винипласт. Для изготовления листов
из винипласта сначала приготовляют гранулы из ПХВС и пасты,
состоящей из смеси меламина и трансформаторного масла. Гранулы
перемешивают в течение 1 часа с измельченным стеарином в меша-
теле без подогрева. По другой рецептуре смолу непосредственно
смешивают со стеаратом кальция. Смешанную массу (иногда в
смеси с отходами листового винипласта) подвергают
многократному вальцеванию на горизонтальных вальцах, обогреваемых паром
или перегретой водой до 160—170°. Провальцованное полотно
(пленку) подают на обогреваемую плиту, а затем на трехвалковый
каландр. Назначение каландра—придать пленке нужную
толщину и удалить из нее воздух, который попал в пленку в процессе
вальцевания. Обогрев валков каландра (верхнего до 155—160° и
нижнего до 170—175°) производится паром или перегретой
водой.
На приемном столе каландрованную пленку толщиной 0,3—
1,5 мм разрезают на листы нужных размеров и в таком виде
выпускают как готовую продукцию или подают на прессы для
переработки в листы большей толщины.
Прессование сложенных в пакет пленок производится в
течение 20 мин. при температуре 160—170° и давлении 15—50 кг/см2,
после чего температура понижается до 50°, а давление
повышается до 50—150 кг/см2. Чем толще листы, тем больше должно быть
давление.
Винипласт выпускается в виде листов и плит (ТУ Главхимплас-
та 88—48) следующих размеров: длина 1300—1500 мм, ширина
до 700 мм, толщина 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 12, 15, 17 и 20 мм.
Кроме того, из винипласта изготовляются:
а) пленки любой длины толщиной 0,3 —1,0 мм, длиной до 20 м
и шириной до 800 мм (ТУ МХП 2025—49);
б) перфорированные пленки шириной 400—500 мм, толщиной
0,35—0,6 мм; диаметр отверстий 2,8 мм; шаг между отверстиями
3,6X3,1 мм; процент открытия 55 (ТУ МХП 2023—49);
в) гофрированные пленки шириной 100—400 мм, толщиной
0,35—0,5 мм; высота гсфра 2,5 мм; шаг 6 мм (ТУ МХП 2023—49),
Листы, плиты и пленки других размеров поставляются по
соглашению сторон.
267
Диаметр,
внутр.
8
8
8
8
8
9
9
9
9
10
10
10
10
10
11
11
11
11
11
11
22
22
22
22
мм
нарунш.
12,5
14
19
20
21
14
18
19
21
14
18
19
21
22
14
18
19
21
22
23
29
30
32
33
Размеры винил ластовых труб
Диаметр,
внутр.
22
22
22
22
22
22
42
42
47
47
52
52
52
52
55
55
55
55
58
58
58
67
67
74
ЛСЛС
наружи.
36
37
38
40
42
48
52
63
63
65
63
65
67
70
63
65
67
70
67
70
82
82
88
88
Таблица 67
Диаметр, мм
внутр.
74
81
81
85
93
93
93
95
95
95
97
97
97
103
103
126
144
144
148
148
150
150
150
наружи.
90
90
105
105
103
109
113
103
109
112
103
109
112
ПО
112
135
156
160
156
160
158
160
162
Трубы, стержни и профили. Для изготовления
труб, стержней и профилей может быть применена масса
следующих составов (в вес. ч.):
I II
Полихлорвиииловая смола . . . 100 Полихлорвиниловая смола. . . 100
Свинцовый глет 2,5 Дибутилфталат 50
Стеарии 2,0 Стеарат кальция 3
Трансформаторное масло ... 1,0
Процесс изготовления состоит из следующих основных
операций:
1. Подготовка массы: просеивание, фильтрование и смешение
компонентов, входящих в состав массы.
2. Многократное вальцевание подготовленной массы на
вальцах, подогретых до 160—170°.
3. Продавливание вальцованной массы через горизонтальный
червячный пресс (шприцмашину), снабженный сменяющимися
приспособлениями для формования труб, стержней и профилей.
Продавливание производят при температуре 160—170° и удельном
давлении от 60 до 300 кг/см2.
Выходящие из пресса трубы или стержни принимают на
специальные столы, снабженные приспособлениями для
предотвращения деформации изделий. Трубы диаметром 50 мм и более, во
избежание слипания, раздувают сжатым воздухом давлением
0,1—1,5 ати. Для охлаждения винипластовые 1рубы помещают
на подставку, состоящую из трех вращающихся труб.
После каждой выпрессовки формующее трубу приспособление
разбирают и чистят. Обрезку концов труб и стержней производят
на маятниковой или дисковой пиле или вручную ножовкой.
Размеры выпускаемых труб из винипласта (ТУ Главхимпласта
102—49) приведены в табл. 67.
Длина труб всех размеров 1,5—3 м.
Таблица 68
Толщина труб из винипласта (для разных давлений при температуре до 40°)
Внутренний
диаметр
мм
8
22
42
52
67
74
85
93
103
126
150
Толщина
0,5 кг/см*
1
1,5
2,0
2,0
2,5
3,0
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
стенок (в мм, не менее)
2,5 кг/сл2
2
3
3,5
4,0
4,5
5,5
5,5
6,5
7,0
7,5
8,5
при давлении
6 кг/см1
2
3
5,5
6,5
8,0
Примечание. Допускается отклонение величины внутреннего диаметра в
пределах ±5% от указанной в ТУ*
26»
Трубы выдерживают указанные в табл. 68 давления при
температуре до 40°. При кратковременной нагрузке давление может
быть вдвое больше указанного в таблице. При длительной же
нагрузке предел прочности винипласта при растяжении снижается
до —180—200 кг;см2.
Стержни из винипласта выпускают следующих диаметров
(в мм): 2,8; 5,5; 7; 15; 20; 21,5; 23; 24; 25; 27; 29; 31; 33; 35; 38; 40;
41; 42; 45; 47,5; 52; 58 (допуск ±5%). Длина стержней 1,5—3 ж.
Стрела прогиба не более 2,5%,
Выпускают также уголок сечением 30x30x3 мм.
Соединение винипластов ых труб.
Соединение винипластовых труб между собой и присоединение их к
аппаратам осуществляют различными способами (рис, 101):
1. Соединение труб встык сваркой (Л).
2. Фланцевое соединение с приваркой фланца к телу трубы (Б).
3. Фланцевое соединение с приваркой фланца к кольцу,
наклеенному на трубу; кольцо надевают в горячем состоянии на трубу,
предварительно промазанную клеем. Состав клеев приведен ниже.
4. Соединение металлическими фланцами; на трубы
наклеивают муфты с бортами, служащими опорами для металлических флан*
цев {В).
5. Соединение на муфте (Г); внутренний диаметр муфты на 1 —
1,5 мм меньше наружного диаметра трубы; муфту надевают в
нагретом состоянии на концы труб, намазанные клеем. Вместо
посадки на клею иногда делают резьбовое соединение; резьбу на
концах труб и внутри муфты нарезают на токарном станке, а между
трубами устанавливают прокладку. Резьбовое соединение
применяют редко, так как резьба по винипласту недостаточно прочна
и скоро выходит из строя.
6. Раструбное соединение (Д); на одном конце трубы делают
фаску и этот конец намазывают клеем, конец другой трубы нагревают
до размягчения и надевают на конец первой трубы, избегая
круговых движений. После сушки в течение 20—30 мин. и зачистки
излишков клея места соединений сваривают.
7. Соединеннее накидными стальными фланцами (?); на концах
труб предварительно делают небольшие фаски, затем на оба
конца, намазанные клеем, насаживают разогретые винипластовые
кольца шириной 20—30 мм с внутренним диаметром на 1—1,5 мм
меньше наружного диаметра трубы; после охлаждения кольца
приваривают к концам труб. Стальные фланцы надевают на трубы
доили ггосле насадки колец; в последнем случае фланцы разрезают
и обе половины скрепляют электросваркой уже на самой трубе;
во избежание сгорания трубы, под фланец подкладывают асбест.
Соединение с накидными стальными фланцами как более надежное
применяется чаще всего.
8. Фланцевое соединение разбортованных труб (Ж); такое
соединение еще более надежно и оправдало себя в эксплуатации.
Надежность этого соединения зависит главным образом от качества
270
Gifapm
Сдарна
\
^^-Симе am
4
/
Рис. 101. Типы соединений винипластовых труб:
А. Соединение сваркой встык. Б, Фланцевое соединение с приваркой фланцев к телу
трубы. Б- Соединение металлическими фланцами: 1—муфта из винипласта;
2—металлические фланцы; 3—прокладка; 4—болты. Г. Соединение на муфте- Д. Раструбное
соединение. Е. Соединение с накидными стальными фланцами. Ж. Фланцевое соединение
разбортованных труб: 1—металлические фланцы; 2—резиновый буфер; 3—прокладна.
271
разбортовки труб. Приспособление для разбортовки
применительно к трубе диаметром 140 мм представлено на рис. 102. Винипласто-
вая труба зажимается в хомуте (рис. 102,Л) с таким расчетом,
чтобы один конец трубы, подлежащий разбортовке, выступал выше
борта хомута на 25—35 мм. После подогрева конца трубы в нее
вставляют также подогретую оправку (рис. 102,5), а в последнюю
шток с глухим фланцем (рис. 102, В); скобу (рис. 102,Г)
устанавливают таким образом, чтобы ее заплечики находились под
бортом хомута, а винт—над центром штока. Завинчиванием винта
создают усилие, необходимое для разбортовки трубы.
¦Ф21О
г
65
Рис. 102. Приспособление для разбортовки винипластовых труб:
А. Хомут. Б. Олравка. Б. Шток с глухим фланцем. Г. Скоба с винтом.
В табл. 69 приводятся размеры разбортованных труб, фланцев
и болтов для фланцевых соединений по рис. 101,Ж. При этих
соединениях постановка прокладок не обязательна, так как бортики
винипластовых труб сами являются хорошими уплотнителями.
В качестве буфера применяется резина, так как она хорошо
предохраняет от повреждения фланцевое соединение при
вибрации трубопровода.
В трубах диаметром менее 100 мм для сохранения нормальной
толщины стенки отбортованной части рекомендуется
предварительная обсадка конца трубы.
.272
Размеры разбортованных труб, фланцев и болтов для
(по рис. 101 ,Ж)
Таблица 69
фланцевых соединений
a
ловные проход
10
15
20
25
40
50
70
80
!00
125
150
Трубы
наружный
диаметр
d
15
21
26
32
47
62
82
92
112
135
160
внутренний
диаметр
d,
9
13
18
24
36
49
67
81
97
126
148
радиус
закругления
R
3
4
4
4
5.5
6.5
7.5
5,5
7,5
4,5
6
диаметр
отбортованной
трубы и
буферной
прокладки 1
40
45
58
68
88
102
122
138
158
188
212
Фланец
диаметр
наружный
В
90
95
105
115
150
165
185
200
220
250
285
диаметр
окружности
болтов
60
65
75
85
ПО
125
145
160
180
210
240
диаметр
внутренний
17
23
28
34
49
64
84
94
114
137
162
толщина
Ъ
12
12
14
14
18
18
20
22
24
26
26
отверстие
под болт
с
14
14
14
14
18
18
18
18
18
18
23
i
фаска
е
3
4
4
4 .
5,5
6,5
7,5
5,5
7,5
4,5
6
Внутренний
диаметр
буфера
d,
23
31
36
42
57
72
92
102
122
145
170
Внутренний
диаметр прокладки
d4
21
29
34
40
55
70
90
100
120
143
168
Болты
число
4
4
4
4
4
4
4
4
8
8
8
диаметр
М12
М12
М12
Ml 2
М16
М16
М16
М16
М16
М16
М20
Фасонные части. Отводы, колена, дуги, спирали,
компенсаторы и т. п. изготовляют сгибанием нагретых винипластовых
труб. Нагревание труб производят в камерах с электрическим
или паровым обогревом.
По сообщению Г. 3. Вашина, хорошо оправдала себя на
практике газовая печь, сделанная из стальной трубы. Стальную трубу
обогревают снаружи газом (светильный газ, водород и др.), который
подводится по 1/а-дюймовым трубкам, расположенным вдоль печи.
Для выхода газа в трубках имеются отверстия диаметром 1 мм.
Внутри стальной трубы уложены на подставках винипластовые
трубы.
Разогретую трубу вынимают из печи и сгибают вокруг шаблона.
При гнутье отводов разогрев трубы можно осуществить опахива-
нием газовым пламенем. Этот весьма простой способ требует
большого навыка, так как возможны перегрев и вспучивание
материала.
Радиус закругления отводов должен быть не менее чем в 4—5
раз больше наружного диаметра трубы. Трубы диаметром более
75 мм перед изгибанием еще до нагрева следует заполнять песком;
то же самое необходимо делать и при гнутье отводов с малым
радиусом.
18 Поляков
273
Тройники, крестовины, колена под прямым углом изготовляют
из отрезков труб посредством сварки (предварительно надо
пригнать отдельные детали друг к другу). Соединение фасонных
деталей с трубами, аппаратами, кранами, вентилями и друг с другом
производится способами, описанными для труб.
При транспортировании жидкостей, имеющих температуру до
80—90° и давление 2—3 ати, а также в цехах, где возможно
механическое повреждение трубопроводов, винипластовые трубы и
фасонные детали заключают в металлические трубы (бронь).
Наиболее простой способ бронирования труб состоит из
следующих операций: 1) заготовляют стальную трубу, внутренний
диаметр которой равен внешнему диаметру винипластовой трубы;
2) разрезают стальную трубу вдоль оси на две половинки; 3)
укладывают винипластовую трубу в металлические половинки трубы;
4) приваривают электросваркой половинки металлической
трубы в нескольких местах (в зависимости от длины трубы).
Подобным же образом приготовляют бронированные тройники,
крестовины, колена, отводы и т. п.
Другой способ изготовления бронированных трубопроводов
без разрезки металлической трубы заключается в следующем.
Стальную трубу внутренним диаметром на 1—1,5 мм меньше
наружного диаметра винипластовой трубы нагревают газовой
горелкой, а винипластовую в то же время—в печи, обе до 130—150°.
Затем, не прекращая нагревания металлической трубы, постелен*-
но вводят винипластовую трубу в броню. Охлаждение стальной
трубы до окончания этой операции не допускается.
Сборка
¦2-3 м
Рис. 103. Бронированный трубопровод из винипласта:
1—вигошластовая труба; 2—стальная труба;
3—винипластовые кольца.
Концы винипластовой трубы (рис. 103) должны выступать из
стальной трубы 2 с тем, чтобы к ним можно было приварить
винипластовые кольца 3. Металлические фланцы надевают на бронь
и приваривают к ней до приварки вишшластовых фланцев.
Этим же способом производят бронирование отводов и других
дугообразных деталей трубопровода.
Арматура. Изготовление из винипласта надежно
работающих кранов сопряжено с большими трудностями; поэтому такие
краны почти не изготовляют. Эти трудности заключаются в том,
274
что притирка мелкими абразивами соприкасающихся
поверхностей корпуса и пробки из винипласта не дает удовлетворительных
результатов. Кроме того, при работе под давлением происходит
прилипание соприкасающихся поверхностей и для поворачивания
пробки требуется большое усилие. Поэтому в качестве запорной
арматуры из винипласта применяют почти исключительно вентили.
з
8
Рис. 104. Вентиль диаметром 40 мм из винипласта со
стальным шпинделем:
1—стальной шпиндель; 2—защитная втулка шпинделя;
3—шплинт; 4—глухая втулка; 5—клапан; 6—втулка
клапана; 7—прокладка клапана; 8—защитная шайба; 9—сальник;
ю—втулка сальника; 11—набивка; 12—накидной фланеп;
13—фланец чугунной крышки; id—прокладка.
Испытания опытных вентилей показали, что уплотнительные
детали из винипласта не требуют притирки поверхностей; для
получения герметичности затвора достаточно очень чисто обрабо:
тать эти поверхности резцом.
Вентили из винипласта с проходами до 40 мм изготовляют из
труб и стержней. Такой вентиль с приваренными патрубками,
рассчитанный на давление 5 кг/см2у представлен на рис. 104.
Все детали этого вентиля, соприкасающиеся с проходящей
жидкостью, сделаны из винипласта. Шпиндель 1 стальной, но нижняя
его часть защищена винипластовой втулкой 2% закрепленной
шплинтом 3. К нижней части втулки 2 приварена глухая втулка
4, которая при опускании шпинделя прижимает клапан 5 к его
седлу. Для достижения большей герметичности к клапану 5
18* 275
приклеена прокладка 7 из
пластиката. Защитная шайба 8
приварена к втулке 10 сальника 9.
Герметичность между корпусом
вентиля и чугунной крышкой
достигается стягиванием болтами
стального фланца 12 с фланцем 13
крышки. В качестве прокладки 14 между
корпусом крана и защитной
шайбой служит резина или пластикат.
Для набивки И применяется
прографи ченный асбест. Сальник 9
сделан из винипласта.
Конструкция вентиля проста и изготовление
его не требует специального
оборудования. Вентили этой
конструкции вполне оправдали себя на
практике.
На рис. 105 представлен
вентиль, в котором из винипласта
сделаны все детали, в том числе
шпиндель и маховик. Эта
конструкция вентиля имеет ряд
преимуществ по сравнению с предыдущей:
а) для прочистки вентиля не
нужно его снимать, а следует только
вывернуть пробку 16; б) клапан
Рис.105. Вентиль диаметром 42 мм центрирован; в) смена испорчен-
из винипласта с пробкой для ного клапана осуществляется
простым выниманием штифтов 3.
Вентили этого диаметра, а
также других диаметров (9; 13 и 20 мм)
предназначаются для работы при
давлении до 5 кг/см2, вакууме до
600 мм рт. ст. и температуре до
40°.
Вентили диаметром 25; 50 и 75 мм изготовляются по ТУ МХП
2420—50; вентили других диаметров, а также краны, фасонные
части и фланцы—по согласованию с заводами.
Сварка.
чистки:
1—корпус; 2—клапан;
3—цилиндрические штифты; 4—патрубки;
6 и 8—прокладки (пластикат); б—
шпиндель; 7—крышка; 9—набивка
(графите церезином); ю—сальник;
11—гайка накидная; 12—маховик;
13—шайба; 14—гайка; 15—гранд-
букса; 16—пробка для чистки.
Монтаж и эксплуатация вини пластовых трубопроводов
Винипластовые трубы, рассчитанные на работу при
внутреннем давлении до 6 ати, приобретают в настоящее время широкое
распространение. Их применение ограничено небольшим
температурным интервалом, в котором сохраняется прочность виниплас-
276
та (от—10 до +60°), и низкой теплопроводностью (вследствие чего
трубы не пригодны для изготовления теплообменных аппаратов и
змеевиков).
При монтаже винипластовых трубопроводов необходимо
учитывать меньшую прочность винипласта по сравнению с металлами
и его высокий коэффициент расширения (почти в 6 раз больше,
чему стали). Поэтому арматуру, крестовины, отводы и коллекторы
следует укреплять самостоятельно, не создавая дополнительной
нагрузки на трубопроводы. Во избежание деформации и
возможных повреждений винипластовые трубы следует помещать в лотки.
Это делают как в случаях, когда температура в помещении
может быть выше 40°, так и при подаче по трубопроводу жидкости
(или суспензии), нагретой выше 40—50°. Для более нагретых
жидкостей (но не выше 90°) можно применять только бронированные
винипластовые трубопроводы.
12-1.5*-
в
Рис. 106. Прокладка
винипластовых трубопроводов:
А. Проводка трубопровода через
стену или пол. Б. Крепление труб
на подвесках: 1—винипластовая
труба; 2—хомут; 3—подвеска;
4—мягкая резина. Б. Крепление
труб на кронштейнах. Г. Укладка
трубопровода в угольник.
Винипластовые трубопроводы нельзя прокладывать вблизи
паропроводов, горячих аппаратов и газоходов; при прокладке же
трубопроводов вне здания их необходимо изолировать во
избежание повреждения в зимнее время. При прокладке винипластового
трубопровода через пол или стену трубопровод пропускают через
чугунную или стальную гильзу (рис. 106, А).
277
Расстояние между креплениями винипластовых трубопроводов
должно быть меньше, чем для металлических. Это расстояние
может быть подсчитано по формуле
Y-
/ I / x " ^изг'
100 <7
где /—наибольшая допустимая длина пролета в м;
q—вес трубопровода в кг/м слагающийся из веса трубы,
изоляции и среды, находящейся в трубопроводе;
/Сизг—допускаемое напряжение на изгиб для винипласта*;
W—модуль сопротивления трубы** в см3.
Модуль сопротивления трубы вычисляют по формуле
ш I 0,05 (D* — d*) 0,l(D4—
w ~ = = ~
r r D
где /—инерция сечения трубы в см*;
г—наружный радиус трубы в см;
D—наружный диаметр трубы в см;
d—внутренний диаметр трубы в см.
Практически при креплении винипластовых труб на
подвесках или кронштейнах (рис. 106, Б и В) расстояние между опорами
принимают равным 1,5—2 м.
Уложенный на опоры трубопровод можно рассматривать как
многопролетную, равномерно нагруженную балку. Для такой
балки при одинаковом расстоянии между опорами максимальный
изгибающий момент возникает над опорами. Поэтому стыки
трубопроводов не следует располагать над опорами; их следует
относить на V5 расстояния между опорами.
Довольно часто винипластовые трубопроводы укладывают в
угольник (рис. 106, Г).
Вместо металлических угольников можно применять
деревянные желобы или старые стальные трубы, разрезанные по длине на
две половины.
При подвеске труб (рис. 106, Б) между винипластовой трубой
/ и скобой или хомутом 2 в местах опоры следует прокладывать
мягкую резину 4. Хомут должен только поддерживать трубу, не
препятствуя ее удлинению в результате теплового расширения.
Неподвижное закрепление в опорах применяется редко.
Обычно закрепляют концы трубопровода перед местом их прикрепления
к аппаратам и иногда перед ответвлением от основного
трубопровода.
* Это напряжение следует принимать равным 60 кг/см'2, чтобы в случае
просадки одной из опор, когда напряжение возрастет в 4 раза, оно все же не
превысило нормально допустимого напряжения в 240 кг/см2.
** Отношение инерции поперечного сечения трубы к наружному ее
радиусу.
278
На рис. 107.Л представлена одна из конструкций неподвижной
опоры трубопровода. Подвижные опоры для IT-образных
компенсаторов могут выполняться также по этому рисунку, но без
резинового кольца. Хомут должен охватывать трубу с зазором в
1—2 мм, который позволяет трубе свободно перемещаться. Для
уменьшения истирания трубы ширина хомута должна быть равна
40—50 мм. Чтобы было возможно боковое перемещение трубы в
самокомпенсируемом трубопроводе, подвижную опору следует
выполнять по рис. 107, Б. Ширина опоры должна быть такой,
чтобы в своих крайних положениях труба не упиралась в
шпильки.
При изменении темпера- Резинабйю
туры на At нежестко закреп- прохладна
ленного трубопровода, его ^~
первоначальная длина (/),
увеличивается на величину
А/, равную
г-V
Рис. 107. Крепление винипластовых
трубопроводов:
А. Крепление на неподвижных опорах.
Б. Крепление на подвижных опорах.
При коэффициенте а,
равном 0,00007, и изменении
температуры на 50°
увеличение длины трубопровода
составит 3,5 мм на 1 пог. м.
Если трубопровод
нежестко закреплен, то длина его
может увеличиться на Д/, и в
материале трубопровода не
возникнет тепловых
напряжений. Если же концы
трубопровода жестко закреплены
и длина его не может
измениться, то в материале
возникнет тепловое напряжение
(а) равное:
а = Ее кг/см2
где ?"—модуль упругости винипласта D0000 кг/см2);
А/
е—относительное удлинение винипласта—^—
Тепловое напряжение, подсчитанное по этой формуле, не
должно превышать допускаемого напряжения на растяжение (сжатие)
для винипласта и принимается не выше 100 кг/см2.
При площади поперечного сечения трубы /(в см2) нагреваемый
(охлаждаемый) трубопровод будет сжат (растянут) силой Р,
равной
P=tf = eEf
Эта сила может достигнуть весьма значительной величины и
создать в трубопроводе опасные напряжения.
279
Из приведенных выше формул можно определить предельную
разность температур, при которой не допустимо жесткое
закрепление трубопровода, а необходимо применение
компенсирующих устройств:
II ~ ~~?^"~ 40 000-0,00007 ~~ 6Ь
Таким образом, в тех случаях, когда в процессе эксплуатации
трубопровода возможен температурный перепад в 36° и более,
винипластовые трубопроводы необходимо снабжать
компенсирующим устройством. Для наружных винипластовых трубопроводов
применение компенсирующих устройств обязательно во всех
случаях.
На винипластовых трубопроводах компенсаторы
устанавливают через каждые 15—25 м прямого участка трубопровода.
Простейшим способом компенсации тепловых колебаний ви-
нипластового трубопровода является самокомпенсация, которая
заключается в использовании гибкости двух прямых участков
трубопровода, расположенных под углом друг к другу.
Самокомпенсацию широко применяют на длинных прямых участках
трубопроводов, не имеющих ответвлений. Ответвления препятствуют
свободной деформации прямого участка и вызывают появление
дополнительных напряжений.
При невозможности самокомпенсации следует применять П-об-
разные гнутые компенсаторы. Вследствие специфических свойств
винипласта сальниковые и линзовые компенсаторы не
применяются.
Данные по расчету компенсаторов можно найти в
соответствующей литературе.
Футеровка аппаратов винипластом
В последнее время широко применяют футеровку (обклейку)
аппаратов пленкой винипласта. Для обклейки металлических,
деревянных и бетонных поверхностей применяют клеи следующих
составов (в вес. ч.):
Марки клеев
М-Юс М-10 Д-Юс Д-10 МЦ-13 А-20 Д-2&
Перхлорвиниловая смела 10 10 10 10 13 20 20
Метиленхлорид .... 89,5 90 — — 72 — —
Дихлорэтан — — 89,5 90 — — 80
Ацетон — — — — — 80 —
Циклогексанон .... — — — — 15 __ —
Стабилизирующая паста 0,5 — 0,5 — 0,25 0,25 —
Примечания: 1. Клеи М-10с, М-10, Д-10с, Д-10 наносят на
металлическую поверхность, клей МЦ-13—на бетон и дерево; А-20—на металл*
бетой и дерево; Д-20—на металл и при склейке пленок друг с другом.
2. Стабилизирующую пасту добавляют при длительном хранении
клеев.
280
По имеющимся данным, клеи на дихлорэтане не уступают по
качеству клеям, в которых растворителем служит метиленхлорид.
В настоящее время применяют в качестве клеев Ш- и 20%-ные
растворы сухой перхлорвиниловой смолы в дихлорэтане,
реже—в ацетоне; 10%-ный клей служит для нанесения на
металлическую поверхность, а 20%-ный — для нанесения на пленку.
Футеровать винипластом можно аппараты, изготовленные из
любых металлов, которые плавятся при температуре выше 400"
(т. е. за исключением свинца, олова). Наиболее пригодны для
футеровки сварные стальные аппараты с толщиной стенки 3—10 мм.
Если толщина стенки менее 3 мм, то возможен пережог материала
при наклейке и отслаивание винипласта при вибрации аппарата.
Стенки толщиной более 10 мм трудно равномерно прогреть.
Необходимо, чтобы обклеиваемые поверхности аппарата
были хорошо видны и доступны для руки и инструмента. Все
острые углы и сварные швы должны быть тщательно запилены и
зачищены. Поверхность аппарата следует очистить от окалины,
ржавчины и загрязнений одним из способов, описанных на стр. 209.
Для футеровки (обклейки) аппаратов применяют пленку
(фольгу) винипласта толщиной 0,3—1,0 мм (ТУ МХП 2025—49).
Перед футеровкой металлическую поверхность покрывают \0%-
ным клеем. Клеящий раствор наносят на поверхность аппарата
кистью или пульверизатором в три слоя. После нанесения первых
двух слоев поверхность сушат 1—2 час. при комнатной
температуре. Сушка последнего слоя должна продолжаться не менее 10—
12 час. при той же температуре. Время сушки поверхности после
нанесения третьего слоя можно сократить, применяя более
разбавленный E—6%-ный) клей. Нужно, чтобы слой клея был
равномерным; после покрытия поверхность должна быть глянцевитой
и гладкой.
Заготовки из пленки винипласта нарезают по профилю
аппарата, протирают дихлорэтаном, метиленхлоридом или другим
растворителем, покрывают 20%-ным клеем и сушат 12-—15 час. при
комнатной температуре.
Чтобы обклейка была хорошего качества, небходимо из
клеящего раствора полностью удалить растворитель. Для этой цели
нагревают наружную поверхность металлического аппарата до
140—150°. Удаление растворителя считают оконченным, когда
прекратится выделение пузырьков газа. В случае перегрева
пленка приобретает коричневую окраску; при этом клей теряет свою
клеящую способность. При 180° происходит мгновенное
разложение клея.
Для обогрева металлической поверхности, в зависимости от
толщины стенки аппарата, применяют водородное пламя,
светильный газ или паяльную лампу. Можно также производить нагрев
инфракрасными лучами и токами высокой частоты. Нагревают
не всю поверхность сразу, а небольшие участки ее,
соответствующие раскроенным пластинам пленки.
281
Пленку прикладывают к нагретому металлу и плотно
прикатывают цилиндрическими роликами до остывания металла. Обклей-
ку лучше начинать с поверхности дна, причем край пленки в
20—30 мм следует загнуть на стенку. После обклейки дна
обклеивают стенки. Наступать на обклеенное дно можно лишь в мягкой
обуви.
Швы делают внахлестку; при выполнении швов встык на шов
наклеивают полоски из винипласта шириной 10—20 мм и толщиной
1 мм; для лучшей герметичности в обоих случаях кромки следует
дополнительно заварить сварным прутком.
При обкладке высоких аппаратов, когда требуется
применение лесов, стремянок и т. п., сначала производят обклейку
стенок, а затем дна.
Если между пленкой и металлической поверхностью
образуется воздушный пузырь, то его немедленно прокалывают и на месте
прокола ставят заплатку.
Прочность
приклеивания пленки к металлу
зависит от
тщательности выполнения
работы. Одним из
решающих условий хорошей
адгезии пленки к
металлу является полное
удаление растворителя.
При применении в
качестве клея раствора
сухой перхлорвинило-
вой смолы и лака
ОНИЛХ-3 нами
получены следующие
результаты: при приклейке
пленки винипласта к
стали толщиной 2,28 мм
адгезия составляла 25—
30 кг/см2, а при приклейке к стали толщиной 4,3 мм была
равна 50—60 кг/см2. Величина адгезии, получаемая при
приклейке пленки теми же лаками без подогрева металлической
поверхности, равна 8—9 кг/см2. При малой толщине металлической стенки
трудно достигнуть полного удаления растворителя, так как
возможен перегрев пленки.
Испытание обклеенных образцов в 80%-яой серной кислоте в
течение 10 суток при 60° показало, что кислота не влияет на
величину адгезии.
При футеровке аппаратов винипластом толщиной более 3 мм
его прикрепляют болтами со сферическими головками. Головка
имеет продольный прорез, в который вставляется отвертка,
удерживающая болт от вращения при навинчивании гайки с обратной сто-
Рис. 108А. Эллиптический "аппарат,
футерованный толстым слоем винипласта.
2Я2
роны аппарата. После завинчивания гайки прорез в головке
заделывают кислотоупорным цементом, а всю головку сверху
заклеивают винипластом. Аппараты, футерованные таким способом,
представлены на рис. 108А и 108Б.
Штуцеры и фланцы обклеивают после окончания обклейки
дна и стенок аппарата. Для этого в металлический штуцер (рис.
109) вставляют тонкостенную винипластовую трубу ); на один
конец трубы надевают кольцо 2, которое приклеивают к
металлическому фланцу и приваривают к трубе. Другой конец трубы
приваривают к пленке. При диаметре штуцера более 100 мм его
обклеивают пленкой. Для этого заготовляют цилиндр из пленки,
края цилиндра развальцовывают в горячем состоянии и
приклеивают к штуцеру и пленке, которой обложен сам аппарат.
С&арха
Рис. 108Б. Прямоугольный аппарат,
футерованный толстым слоем
винипласта.
Рис. 109. Футеровка штуцера
винипластом:
1—вишгаластовая труба;
2—кольцо из винипласта.
Футеровку труб и стержней производят следующим способом.
При футеровке внутренней поверхности трубы подбирают
винипластовую трубу с внешним диаметром на 0,5—1 мм меньше
внутреннего диаметра металлической трубы и толщиной стенки
около 1 мм. Обе отрубы обезжиривают бензином, высушивают в
струе теплого воздуха и после этого винипластовую трубу с
наружной стороны смазывают 10%-ным перхлорвиниловым клеем.
Затем винипластовую трубу вставляют в металлическую и обе трубы
помещают в трубчатую печь, закрыв предварительно
винипластовую-трубу с одной стороны пробкой. После того как температура
винипластовой трубы достигнет 110—120°, через нее пропускают
подогретый воздух под давлением 0,3—0,5 ати в течение 3—5 мин.
Чтобы откалибровать трубу по внутреннему диаметру, в нее
вводят нагретый до 110—120° металлический стержень соответст-
233
вующего диаметра. После этого футерованную трубу вынимают из
печи и охлаждают вместе со стержнем на воздухе или в воде.
Для наружной футеровки металлической трубы или стержня
нужно взять винипластовую трубу с внутренним диаметром на
0,5—1 мм меньше наружного диаметра трубы или стержня.
Нагретую до 150—160° металлическую трубу или стержень
смазывают перхлорвиниловым клеем и в горячем состоянии вставляют
в винипластовую трубу, предварительно нагретую до 80—100°.
Возникшие на изделии складки и вздутия разглаживают утюгом,
нагретым до 150—160°. После этого футерованное изделие
охлаждают на воздухе до комнатной температуры.
Удавалось производить внутреннюю и внешнюю футеровку труб
длиной около 1,5 ж и диаметром 5—25 мм. Можно футеровать и
трубы большего диаметра.
Контроль качества и ремонт винипластовых покрытий
Каждый обклеенный винипластом аппарат перед
эксплуатацией должен быть испытан на герметичность. Контроль
непроницаемости покрытий для небольших аппаратов осуществляется
методом гальванопары. Аппарат заполняют электролитом
(разбавленный раствор NaCl, Н25О4ит.д.). Электрод, присоединенный
Рис. ПО. Схема контроля защитных покрытий искровым
методом:
1—первичная обмотка; 2—прерыватель; 3—батарея;
4—выключатель; 5—вторичная обмотка; 6—конденсатор; 7—ручка; 8—щетка;
9—защитная пленка; 10—корпус аппарата.
при помощи провода к одной клемме гальванометра, погружают
в электролит; другую клемму гальванометра подводят к
наружной стенке аппарата.
В случае наличия пор в покрытии или нарушения его
целостности, образуется замкнутая цепь, и стрелка гальванометра
отклоняется. Если обклейка непроницаема, то стрелка не отклоняет-
284
ся. Проверку нужно производить после пребывания
электролита в аппарате в течение 48 час.
результаты испытания можно получить в более короткий срок,
если в цепь включить источник постоянного тока напряжением в
110—120 в, как описано на стр. 175. Этим способом, однако, не
удается определить место повреждения футеровки. Поэтому
более удобным методом контроля является искровой метод
(схема прибора изображена на рис. ПО).
Постоянный ток из батареи 3 поступает через прерыватель 2
в первичную обмотку / индуктора. Во вторичной обмотке 5
напряжение повышается до 15 000—20 000 в. Ток высокого
напряжения подводится одним полюсом к корпусу аппарата 10 и через
конденсатор 6 к щеткам 8. При передвижении щетки по пленке
винипласта 9 в дефектном месте проскакивают искры, которые точно
указывают место повреждения пленки. Ручка 7 служит
изолятором и поэтому делается из диэлектрического материала (фарфор,
текстолит, винипласт и др.). Можно определять дефектные места
также и детектором, описанным выше на стр. 176.
На рис. 111 представлен высокочастотный детектор
конструкции инженера В. И. Кудрявцева, предназначенный для
обнаружения пор в неметаллических покрытиях, нанесенных на
металлические конструкции.
Ток напряжением 220 в из сети через выключатель подается к
электромагнитному прерывателю, состоящему из
электромагнита 2, вибратора 3 и регулятора 10. Параллельно искровому
прерывателю присоединяют колебательный контур, состоящий из
первичной обмотки высокочастотного трансформатора и
конденсатора- Когда прибор включен в сеть, происходит периодическое
замыкание и размыкание контактов, вследствие чего в
колебательном контуре возникают колебания высокой частоты. Из
вторичной обмотки трансформатора высокое напряжение подается к
электроду 7, который может иметь форму щетки 13, кисти,
изогнутого проводника и т. п. Вокруг электрода создается поле
высокого напряжения (выше 10 000 в) и высокой частоты,
ионизирующее окружающий воздух, в результате чего искрой
пробивается слой воздуха толщиной примерно 7 мм.
Для обнаружения дефектов водят электродом по испытуемой
поверхности. При наличии пор появляются искры,
сопровождаемые характерным треском. Длину искры можно в
некоторых пределах изменять регулятором 10. В случае проверки
тонких покрытий, например лаковых, предусматривается
возможность смены обмотки высокого напряжения. Для этого надо-
ослабить винт, снять наконечник 8 и вынуть патрон с обмоткой i,
заменив его другим, с меньшим числом витков. Если покрытие
толстое и требуется большее напряжение, то прибор можно
включать в сеть через лабораторный автотрансформатор ЛАТР-2 или
параллельно с добавочным электросопротивлением.
285
Питание прибора может осуществляться от сети 220 в (не
более 260 в) или от сухих анодных батарей. При проверке качества
лаковых покрытий прибор может работать от сети с
напряжением 115 в.
Во время работы.прибор должен быть заземлен при помощи
наконечника 12. Аппараты с поверхностью более 0,5 м2 не требуют
заземления, так как электрическая емкость их по отношению к
земле вполне достаточна для замыкания токов высокой частоты
Рис. 111. Высокочастотный детектор конструкции инженера
В. И. Кудрявцева:
I—патрон с обмоткой высокого напряжения; 2—электромагнит; 3—вибратор;
4—конденсатор колебательного контура; 5—конденсатор разделительный;
в—конденсаторы блокировочные; 7—электрод; 8—съемный наконечник;
9—выключатель; 20—регулятор; 11—предохранитель; i2—наконечник для
заземления; 13— электрод в виде щетки; 14— пробник для определения длины искры.
При проверке выполненных из пластмасс аппаратов, не
имеющих металлического каркаса, нужно чтобы обратная сторона
проверяемой поверхности обладала электропроводностью, для
чего, например, пластину из винипласта следует положить на лист
металла.
Если обнаруженный дефектный участок невелик, то его
протирают дихлорэтаном, покрывают 3 раза 10%-ным раствором пер-
хлорвиниловой смолы и нагревают до удаления газовых пузырей.
Затем на это место накладывают заплату из пленки,
предварительно покрытой 20%-ным раствором перхлорвикиловой смолы, и
плотно прикатывают пленку валиком к бракованному месту.
Большие бракованные участки, возникающие при перегреве,
необходимо срезать нагретым ножом. После этого металлическую
поверхность протирают растворителем, наносят на нее 10%-ный
клеящий раствор и приклеивают заплату. После этого края
заплаты надо приварить к ранее наклеенному винипласту.
Если при приклейке винипласта между стенкой аппарата и
пленкой попал воздух, то для удаления его следует прорезать
ножом отверстие размером ~5 мм и затем его заклеить. Пустоты
между пленкой и металлом легко обнаружить постукиванием,
так как на этом участке не получается металлического звука.
Изготовление аппаратуры из винипласта
Из винипласта можно изготовлять открытую и закрытую
аппаратуру, работающую при атмосферном давлении, а также при
повышенном давлении и под вакуумом.
Технологический процесс изготовления аппаратов из вини*
пласта состоит в изготовлении отдельных деталей и соединении
последних между собой сваркой или на фланцах.
Цилиндрические части
аппаратов (обечайки) гнут из листового
винипласта, нагретого до 150—
170°. Винипласт нагревают в
специальных печах — камерах с
электрическим или паровым
обогревом. Очень удобно производить
нагрев винипласта инфракрасными D 11О ' л
i О1А\ дд ™с. П2. Способ изготовления
лучами (стр. 310). Можно также обечайки:
Нагревать ЛИСТЫ И Трубы ИЗ J—лист винипласта; 2—деревянная
ВИНИПЛаСТа В Ваннах, ЗаПОЛ- форма; 3—полотно.
ненных нагретым минеральным
маслом или глицерином. Обечайки диаметром до 300 мм
получаются вполне удовлетворительного качества при применении
в качестве формы деревянного цилиндра, который огибают
нагретым листом винипласта. После охлаждения и подгонки кромок
винипластовую заготовку сваривают. При диаметрах
больше 300 мм трудно достигнуть плотного прилегания листа к форме
по всей поверхности. В этих случаях прибегают к одному из
следующих двух способов.
287
По первому способу (рис. 112) нагретый лист винипласта /
укладывают на полотно 3, один конец которого прибит к
деревянной цилиндрической форме 2, а другой закреплен к помосту,
на котором производится работа. После этого форму быстро
накатывают на полотно с уложенным на него листом винипласта. Чтобы
ускорить охлаждение вини пластового листа, полотно смачивают
холодной водой. После этого подгоняют кромки, снимают
заготовку с формы и сваривают.
При втором методе применяют цилиндрическую форму из
кровельного железа с внутренним диаметром, равным наружному
диаметру заготовки. Форму изнутри смазывают минеральным
маслом и быстро вставляют в нее нагретый лист винипласта.
Винипласт, вследствие своей упругости, прижимается к
внутренней поверхности формы и после охлаждения сохраняет вид
цилиндра. Заготовку вынимают из формы, протирают от масла,
обезжиривают кромки и сваривают.
Рис. 113. Формование крышки из винипласта:
А. Сборка формы. Б. Готовая крышка. 1—форма;
2—заготовка; 3—оправки; 4—клин; 5—центральная
часть крышки.
При всех способах изготовления изделий из нагретых листов
необходимо учитывать усадку винипласта, составляющую 15—
20 мм на 1 м.
Для изготовления частей аппаратов, имеющих выпуклые
формы, применяют специальные приспособления, оправки и пресс-
формы. Например, выпуклую крышку к аппарату, окружность
которой может быть вписана в ширину листа, изготовляют
цельной на гидравлическом или ручном прессе в соответствующей
форме. Если ширина листа недостаточна, а также при отсутствии
пресса, крышку формуют в металлической или деревянной форме
(рис. 113). Разогретую заготовку 2 закладывают в форму /,
внутренняя поверхность которой отвечает наружной поверхности
крышки аппарата, и плотно прижимают к форме посредством
деревянных оправок 3 и клиньев 4. После охлаждения вынимают
клинья, оправку и готовую заготовку. Для изготовления
центральной части^5 крышки вырезают из листа круг, укладывают
288
его в форму и прижимают соответствующей оправкой. Изготовив
нужное количество заготовок, сваривают крышку. Подобным
образом изготовляют и дно аппарата.
Изготовив обечайку, крышку и дно аппарата, к ним
подгоняют и приваривают штуцеры, к которым для усиления
приваривают бобышки. В зависимости от назначения аппарата крышка
присоединяется к нему сваркой или на фланцах.
Узел А
Узел б
м-
-20
Рис. 114. Реактор из винипласта:
1—обечайка; 2—днище; 3—крышка; 4, 6, &, 11, 12, /«—фланцы; 6—ребро;
7, 14, 17—штуцеры; 9, 16, 19—бобышки; 10, 16—опоры; 13—труба для
удаления продукта; 20—прокладки; 21—косынки <8 шт.); 22—болты;
23, 24, 26—накладки; 26—ручки.
Узел А—приварка ручек к фланцу; увел Б—присоединение трубы для удаления
продукта; увел В—приварка штуцера; увел Г—приварка фланцев и
присоединение крышки к аппарату; увел Д—приварка днища к аппарату.
На рис. 114 изображен реактор диаметром 470 мм,
изготовленный из винипласта.
Аппарат опоражнивается под давлением @,5 am) или под
вакуумом E00 мм рт. ст.) при помощи сифонной трубы, доходящей
до дна аппарата.
Крышка и дно аппарата сделаны из двух половин; обечайка
согнута из одного листа.
19 Поляков
289
3. ПЛАСТИКАТ И ТЕКСТОВИНИТ
Пластикат представляет собой пластичный материал*
получаемый вальцеванием смеси полихлорвиниловой смолы с
пластификатором и стабилизатором. Состав одного из сортов
пластиката (в вес. ч.):
Полихлорвиниловая смола 100
Дибутилфталат 50
Стеарат кальция 3
Количество пластификатора может изменяться от 30 до 70
вес. ч. на 100 вес. ч. смолы. Вместо дибутилфталата можно
применять трикрезилфосфат, сложные эфиры высших кислот и др.
Увеличение содержания пластификатора повышает
пластичность пластиката, но одновременно понижает его прочность и
химическую стойкость. Например, при содержании в пластикате
10% трикрезилфосфата предел прочности пластиката при
растяжении равен 560 кг/см2, а удлинение при разрыве 10?/6; при
содержании же 50% трикрезилфосфата прочность снижается до 125 кг1см2у
а удлинение повышается до 400%.
Для пластиката предусматриваются следующие показатели:
Температура разложения не ниже, °С 180
Предел прочности при растяжении не менее, кг/см2 . . 100
Относительное удлинение при разрыве не менее, % . . 100
Пенетрация не выше, мм 1,5
Морозостойкость, °С 15
Морозостойкость определяется замораживанием
образцов"^длиной 100 мм, шириной 10 мм и толщиной 0,5 мм прн —15° и выдержкой их}при
этой температуре 10 мин. Образцы не должны давать трещин после их перегиба
в замороженном виде на 180° и разглаживании места перегиба гладилкой.
Пластикат отличается водостойкостью; он стоек к действию
кислот и щелочей низких и средних концентраций, а также к
многим органическим растворителям. При действии минеральных
масел он в некоторых случаях становится более твердым
вследствие экстракции части пластификатора. Достаточных сведений
о химической стойкости пластиката в литературе не имеется. По
нашим исследованиям, пластикат стоек к 25%-ной соляной
кислоте при 60° и совершенно не стоек к 90%-ной серной кислоте при
60°.
Пластикат находит широкое применение в электротехнической
промышленности; для этой цели вырабатывают пластикат,
предназначенный для защитных оболочек взамен свинца в кабельных
изделиях (ТУ МХП 393—48), и температуроустойчивый кабельный
пластикат, предназначенный для эксплуатации в температурном
диапазоне от +45 до —34° (ТУ 1162—44).
Температуроустойчивый пластикат может найти широкое применение в качестве
антикоррозионного материала для работы при переменных
температурах в указанном диапазоне.
290
Для антикоррозионных целей и для прокладок применяют
листы пластиката различных размеров толщиной 1—5 мм (ТУ МХП
1374—46 и ТУ МХП 2024—49) и трубки внутренним диаметром
1—50 мм с толщиной стенок 0.3—10 мм (ТУ МХП 1375—47 и
1495—51).
Текстовинит представляет собой листовой материал,
изготовляемый путем нанесения на ткань с помощью вальцев или
каландра массы, состоящей из полихлорвиниловой смолы,
пластификатора и стабилизатора. Толщина слоя пластиката 0,5—
1 мм. Текстовинит широко применяется в промышленности в
качестве заменителя кожи.
Пластикат и текстовинит можно хорошо сваривать, приклеивать
и склеивать, пользуясь теми же способами и приемами, которые
применяют для винипласта.
Недостатком общепринятого метода приклейки винипласта и
пластиката является необходимость нагревания наружной
поверхности аппарата, что в некоторых случаях не только
затруднительно, но и невозможно; учитывая это обстоятельство, нами
разработан способ приклейки пластиката к металлической поверхности
аппарата, дающий возможность получать покрытия, обладающие
высокой адгезией к черным металлам.
В качестве связывающего (приклеивающего) материала
применялся кислотоупорный цемент или известный клей «карбинол».
Склеивать можно или чистым клеем (сиропом), или смешивая
его с различными наполнителями (диабазовая, кварцевая или ан-
дезитовая мука, BaSO4, ZnO, CaSO4 и др). В обоих случаях в
сироп перед употреблением добавляют в качестве катализаторов
отверждения 2—3% перекиси бензоила или 1—2% азотной
кислоты уд. веса 1,35—1,4.
Карбинольным клеем можно склеивать металлы, керамику,
стекло, мрамор, слюду, пластмассы, фибру, эбонит. При
склеивании металлов и мрамора нельзя применять в качестве отвердите-
ля азотную кислоту. Предел прочности клеевого шва при
скалывании для различных материалов колеблется от 80 до 300 кг!см?.
Наибольшая прочность достигается при склеивании стали ¦ со
сталью. Склеивание материалов производится при
температуре 15—45°.
Карбинольные клеи бензо- и маслостойки, но недостаточно во-
до- и термостойки; морозостойкость их достигает—60°,
Химическая стойкость карбинольных клеев недостаточно изучена, но
имеются данные об успешном их применении в гальванических
ваннах и аппаратах, содержащих растворы солей минеральных
кислот.
Ни карбинольный клей, ни кислотоупорный цемент нельзя
применять непосредственно для приклеивания винипласта и
пластиката; поэтому необходимо создать промежуточный слой на
поверхности, обращенной к металлу. В качестве промежуточного
материала был испытан кварцевый песок.
19* 291
Кварцевый песок, как показали опыты, легко может быть
нанесен на поверхность пластиката и прочно на нем закреплен одним
из следующих способов:
1) нагреванием песка до 200—250° и вдавливанием его в
пластикат посредством трамбования или вальцевания;
2) нагреванием пластиката и вдавливанием в него песка теми
же способами.
Подготовленный таким способом пластикат хорошо
связывается с металлом, карбинолом или кислотоупорным цементом.
В первом случае величина адгезии составляет 25 кг/см2, а во
втором 12 кг/см2.
Еще лучшие результаты получаются при использовании тек-
стовинита, в котором прокладочным слоем является ткань. При
приклейке текстовинита к металлу карбинолом величина
адгезии составляет 60 кг/см2, а при приклейке мастикой, состоящей из
50 вес. ч. карбионола и 30 вес. ч. андезитовой муки, адгезия
равна 48 кг/см2.
Нанесение клея карбинола на металлическую поверхность,
пластикат и текстовинит производится кистью, а нанесение на те
же поверхности мастики и кислотоупорного цемента—способами,
применяемыми при работах с этими материалами.
Листы текстовинита при обклейке им аппаратов соединяют
внахлестку и заваривают горелкой с применением прутков, как
при сварке винипласта. Края обоих листов не должны заходить
друг на друга более чем на 10—15 мм.
Когда требуется покрытие, обладающее повышенной
химической стойкостью, пластикат и текстовинит после приклейки их к
аппарату покрывают 1—2 раза пер хлорвиниловым лаком; в этом
случае химическая стойкость покрытия весьма близка к стойкости
винипласта.
Простота приклеивания текстовинита, высокая адгезия,
хорошая химическая стойкость дают основание рекомендовать
текстовинит в качестве защитного покрытия аппаратов любой сложности,
в том числе и работающих под вакуумом.
4. ПОЛИИЗОБУТИЛЕН
Полиизобутилен—высокомолекулярный, каучукоподобный
продукт, получаемый полимеризацией изобутилена.
Полимеризация изобутилена производится в заводских
условиях при температуре минус 100° в присутствии катализатора
фтористого бора, хлористого алюминия или хлористого титана*
Реакция протекает бурно, почти со взрывной скоростью. От
температуры полимеризации зависит молекулярный вес
получающегося полимера. Так, например, молекулярный вес полимера,
полученного при —10°, составляет 10000, а полученного при
—95° достигает 225 000.
292
В зависимости от условии полимеризации получают
полиизобутилен марок В3, В15, В50, . . .В150, В200, где цифра у буквы В
показывает средний молекулярный вес в тысячах.
Свойстза полиизобутилена зависят от степени его
полимеризации. Так, полиизобутилен В3 представляет собой густое масло;
полиизобутилен В1Б—тягучая, сильно вязкая масса;
полиизобутилен В50 напоминает по вязкости, пластичности и клейкости сильно
пластицированный каучук; при молекулярном весе 200 000
полиизобутилен аналогичен мягкой резине.
В антикоррозионной практике применяют главным образом
полиизобутилен с мол. весом 200 000. Удельный вес его 0,91 —
0,93 г/смэ; он термопластичен, при 100° становится пластичным,
при 180—200° легко формуется, при 350—400° разлагается. При
обычной температуре полиизобутилен обладает текучестью,
вследствие чего он при длительной нагрузке на сжатие деформируется;
при температуре минус 50° он эластичен, при дальнейшем
понижении температуры твердеет и становится хрупким.
Химическая стойкость композиции, полученной смешением
полиизобутилена, сажи и графита, взятых в равных количествах
(композиция ПСГ), приведена в табл. 70. Эти данные получены
при лабораторных исследованиях и поэтому являются лишь
ориентировочными для производственных условий. Следует учесть,
что даже незначительные примеси в указанных средах
ароматических и галоидосодержащих углеводородов с течением времени
могут послужить причиной значительной коррозии даже в тех
условиях, когда по данным табл. 70 коррозия не должна иметь
места. Поэтому в ряде случаев необходимы проверочные
испытания полиизобутилена в производственных условиях.
Полиизобутилен растворим в нефтяных углеводородах,
бензине, минеральных маслах, бензоле, толуоле, ксилоле, скипидаре,
сероуглероде, хлорированных углеводородах, четыреххлористом
углероде, хлороформе и др.; он набухает в серном эфире, бутил-
ацетате, животных и растительных маслах и жирах; не
растворяется в воде, спирте (метиловом и этиловом), гликоле, глицерине.
Физико-механические свойства полиизобутилена: предел
прочности при растяжении 20—60 кг/см2 при относительном
удлинении 1000%; остаточное удлинение через сутки после разрыва
20—50%. Наряду с эластичностью нужно отметить
исключительную морозостойкость полиизобутилена, намного превышающую
морозостойкость других пластических масс. Полиизобутилен
может применяться в интервале температур от —55 до -{-100°.
По механическим свойствам полиизобутилен уступает
другим типам синтетических каучуков.
Условия вальцевания оказывают большое влияние на
разрывную прочность материала, так как при вальцевании происходит
разукрупнение молекул (деполимеризация) полиизобутилена.
Деполимеризация особенно быстро протекает при обработке на
холоду; с повышением температуры вальцевания деполимеризация
Таблица 70
Химическая стойкость композиции (ПСГ) полиизобутилена
Среда
Концентрация
%
Температура
°С
Кислоты:
серная
«
«
азотная
соляная
фосфорная .
уксусная
меланж (серная, азотная, вода
кремнефтористоводородная
мышьяковая . . .
борная
хлорсульфоновая
хромовая
плавиковля . .
Углекислота сухая и влажная
Углекислота в водном растворе под
давлением 8 ати ....
Олеум
Жирные кислоты ....
Сернистый ангидрид влажный
То же, при давлении 8 ати .
Сернистый ангидрид (жидкий)
Газы, содержащие:
окислы азота . . .
СО2, НС1, S02 . .
СО2, НС1
Лымиак газообразный . . .
До 80
80—90
96
До 30
30—50
40
48
90
Любая
До 40
80
До 80
85
10:20:70
50:50:0
До 32
Разбавленная
80
Насыщ.
на холоду
100 "
До 50
До 40
60 и 68
До 100
Насыщ.
на холоду
)одерж. SO, 10
100
Любая
Насыщ.
на холоду
100
Следы
Любая
«
100
40 и 60
40
20
50
50
90
80
20
40,60 и 80
40 и 60
80 и 100
60
80
50
20 и 40
60
40 и 60
80 и 100
60
20
50
20 и 60
20
60,80 и 100
20
20
60,
40-60
20
20 и 60
60
60 и 80
100
60
У
ОУ
»
У
У
н
н
н
У
У
У
У
н
У
н
У
У
ОУ
У
н
н
У
У
У
н
н
н
У
н
н
У
У
ОУ
У
294
Химическая стойкость композиций (ПСГ) полиизобутилена
продолжение
Среда
Концентрация,
%
Температура
С
Оценка
стойкости
Аммиак в водном растворе
То же
Аммиак жидкий
Едкое кали и едкий натр . .
Фосфорный ангидрид . . . .
Кислород
Сероуглерод
Сероводород сухой
Сероводород в водном растворе
Морская вода . .
Вода
Перекись водорода -
Перманганат калия
Хлор газообразный сухой
влажный
Гидросульфит
Бисульфит натрия
Нитрат кальция ..
Нитрат калия и натрия
Хлориды аммония, калия, кальция
магния, железа и цинка
То же
Сульфаты аммония, магния, меди
никеля, цинка, пиросульфит,
уксуснокислый свинец, циани
стый калий
То же
Насыщ.
<&.
100
До 60
100
Любая
100
100
Насыщ.
при нагреве
До 30
» 20
» 6
* 6
18
10 и 100
66 г/ж3
5 г/м3
До 10
« 10
До 10 и насыщ
иа холоду
Насыщ. на
холоду
50
До 10 и насыщ
на холоду
То же
Разбавл.
растворы
Насыщ.
на холоду
Разбавл.
растворы
Насыщ.
на холоду
40, 60 и 80
100
20
До 100
20
60
20
60
40 и 60
40, 60 и 100
40, 60 и 100
20
50
20
40 и 60
40
40
20
20
40, 60 и 100
40
60 II 80
100
40
40
60
40—60
60-100
40—60
60—100
У
У
Примечание У—устойчив; Н—неустойчив; ОУ—ограниченно устойчив.
295
замедляется и при определенной температуре практически
прекращается. Дальнейшее повышение температуры делает полиизо-
бутилен чувствительным к кислороду (окислительная
деструкция); поэтому обработку полиизобутилена производят на вальцах
при температуре до 180°, в прессах до 170—180°, а в червячном
прессе при 150—230°.
На вальцах и каландрах можно выпускать полиизобутилен
в виде пластин и лент; на прессах можно получать кольца, шайбы
и другие формованные изделия.
Сравнительно высокая химическая стойкость, морозостойкость
и водостойкость позволяли бы считать полиизобутилен
конструкционным материалом, если бы не свойственная ему, так
называемая холодная текучесть, т. е. высокая остаточная деформация
при длительном действии сжимающего усилия. Добавка
наполнителей, хотя и уменьшает холодную текучесть полиизобутилена^
но все же не настолько, чтобы можно было применять его в
качестве конструкционного материала для изготовления изделий,.
работающих даже при комнатной температуре.
Композиции на основе полиизобутилена можно широко
применять в качестве защитных покрытий различной емкостной
аппаратуры и труб.
Высокая водостойкость и химическая стойкость композиций
на основе полиизобутилена делает их пригодными для создания
изоляции от грунтовых вод, а также при выполнении влаго-и корро-
зионноустойчивых перекрытий и полов.
Для антикоррозионных целей из композиции на основе
полиизобутилена изготовляют листы, шланги и прокладочные
пластины; листы применяют для защиты от коррозии аппаратуры,
шланги—для защиты труб, а прокладочные пластины—для
уплотнения фланцевых соединений в трубопроводах, предназначенных
для сильно агрессивных сред.
Изготовление листов, шлангов и прокладочных
пластин из полиизобутилена
Для изготовления листов и труб применяют композицию ПСГ.
После смешения в смесителе массу, содержащую в равных
соотношениях полиизобутилен, сажу и графит, вальцуют на нагретых
вальцах, пока не получится лист без пузырей и с гладкой
поверхностью. Срезанный с валков лист толщиной 12 мм многократно
пропускают через гладкие, охлажденные вальцы или через каландр,,
постепенно уменьшая зазор между валками до 2,5 мм. В
результате такой переработки получаются гладкие листы без
воздушных пузырей, которые после пропудривания их мелким тальком
свертывают вместе с прокладочной тканью в рулоны, наматывая
на деревянный валик диаметром не менее 80 мм.
Ширина листов должна быть не менее 800 мм, длина—не
менее 3 м, толщина около 3 мм.
296
Полученный после прокатки листовой материал обладает
следующими физико-механическими свойствами:
Удельный вес, г/см3 1,32—1,43
Предел прочности при растяжении, кг/см2 .... 50
Относительное удлинение, % 500
Остаточное удлинение, % 160
Твердость по Шору . 67
Листовой материал применяют для обкладки химической
аппаратуры (металлической, бетонной, деревянной) в качестве
защитного покрытия.
Для изготовления шлангов массу с горячих валков загружают
в разогретый червячный пресс, из которого выдавливают трубы и
шланги различного диаметра, с гладкой поверхностью и
толщиной стенок до 1—2 мм.
Прокладочные пластины изготовляют по двум рецептам:
1) полиизобутилен и графит в весовых отношениях 1:1 (марка
ПГ);
2) полиизобутилен, тальк и хризотиловый асбест в весовых
отношениях 1:1:2 (марка ПТА).
Прокладочные пластины характеризуются следующими
физико-механическими свойствами:
ПГ ПТА
Удельный вес г/см3 1,32 2,43
Предел прочности при растяжении, кг/см2. . 51 94
Относительное удлинение, % 485 18
. Твердость по Шору 52 93
Пластичность ~0,05 0,01
Обработка, сварка и склеивание полиизобутилена
и композиций на его основе
Обработка со снятием стружки, применяемая при обработке
фаолита и винипласта, не применима для полиизобутилена и
композиций на его основе вследствие их мягкости. Обработка
композиций полиизобутилена на токарных и сверлильных станках
возможна только после охлаждения детали до —70° (например, при
помощи сухого льда). Отверстия в изделиях из полиизобутилена
пробивают на дыропробивных станках. Полиизобутилен и ПСГ можно
легко резать ножом и ножницами. Кромки у листового материала,
содержащего наполнитель, срезают столярным рубанком.
Листовой материал можно легко штамповать инструментами,
применяемыми при обработке металлов; при этом нужно следить, чтобы
листы, предназначаемые для штамповки, не были перегреты, а
штамповальный инструмент был бы достаточно острым.
297
Нагретые тонкие листы полиизобутилена и ПСГ, уложенные
в пакеты, при прессовании могут быть гомогенно соединены в
толстую пластину.
Сварка листовых материалов из полиизобутилена с
наполнителями несколько напоминает сварку металлов с применением
давления. Сварка производится методом «утюжки», при котором
кромки листов подогревают металлическим клином или
пластинкой (рис. 115, Б), нагретыми электричеством или газом.
Нагревание материала производят под некоторым давлением,
создаваемым рукой работающего. Когда материал станет пластичным,
его тотчас же разглаживают (утюжат), в результате чего
происходит гомогенное соединение кромок материала.
Листы ПСГ лучше сва-
50*»"Л нп*~ aj-й ривать, пользуясь горел-
\**~ Л? ками, применяемыми при
сварке винипласта; при
этом нужно увеличить
диаметр сопла, чтобы на место
сварки подавалось больше
горячего воздуха. Для
качественной сварки
необходимо нагреть материал
до 200°, а когда он станет
пластичным, спрессовать
роликом под некоторым
давлением.
Процесс сварки
облегчается, а качество ее
значительно улучшается, если
свариваемые кромки
смазать тонким слоем клея№8
(состав см. стр. 300) или метиленхлоридом. Перед сваркой
смазанным кромкам материала дают слегка набухнуть. Свариваемые
места должны быть тщательно отмыты от талька и пыли. Такую
очистку лучше всего производить горячим мыльным раствором.
Нельзя намазывать клей толстым слоем, так как в этом случае
в сварочном шве могут образоваться пузыри, ухудшающие
прочность шва. Сварные швы приобретают полную прочность по
истечении 24 час.
Прочность сварки устанавливают, разрывая образцы: если
разорванные поверхности шероховаты, то сварку считают
прочной.
Сварка листов производится как встык, так и внахлестку
(рис. 116); в первом случае края листов скашиваются так, чтобы
ширина участка сварки составляла ~15—20 мм. Прочность
сварного шва достигает 70—75% от прочности основного материала.
Шов встык применяют при толщине листа не менее 3—4 мм,
так как трудно сделать косой срез в 15 мм у листа меньшей тол-
6
Рис. 115. Сварка полиизобутилена при
помощи электропаяльника.
А, Заготовка листа полиизобутилена.
Б, Сварка.
298
щины. Для большей прочности и непроницаемости на шов часто
приваривают накладку шириной~40 мм (рис. 116.Б).
На рис. 116,5 показаны начальная и конечная стадии сварки
шва внахлестку. Верхнюю кромку прикатывают роликом. Весьма
надежным получается шов внахлестку с последующей раскаткой
верхней кромки на нет (рис. 116,Л.
Горячий воздух
А. Сварка встык:
l—металл; 2—обкладка; 3—горелка.
I
Б. Сварка встык с накладкой:
1—металл; 2—обкладка; 3—накладка.
Гор я и аи возду!
Менее 4 мм
^^
4
г)
25-30
"П е
2 I 2
В. Сварка внахлестку (а—начальная стадия;
б—конечная стадия):
1—металл; 2—обкладка; 3—горелка.
, Горячий воздух
Г. Сварка внахлестку с последующей раскаткой (а—начальная
стадия; 6—шов до раскатки; в—шов после раскатки):
/—металл; 2—обкладка; 3—раскатанный край.
Рис. 116. Способы сварки листов полиизобутилена.
299
Сварку листов обычно производят для получения плотных
соединений при защитных покрытиях аппаратуры; в других же
случаях, а также при соединении с другими материалами
применяют исключительно метод клейки.
Листы из ПСГ легко приклеиваются на холоду к
металлическим, деревянным и бетонным поверхностям.
Для этой цели наибольшее применение нашли не содержащие
растворителей клеи двух типов:
1) клеи, получаемые сплавлением полиизобутилена с
битумами;
2) клеи, полимеризующиеся в процессе склеивания.
Клеи первого типа получают сплавлением битума с
низкомолекулярным полиизобутиленом Взо—so в следующих
соотношениях: 60% битума и 40% полиизобутилена В3о—so или 70%
спецбитума Люберецкого и 30% полиизобутилена В3о—5о.
Добавка полиизобутилена к битуму снижает хрупкость
битума и повышает температурный интервал его применения. Эти
клеи можно применять в интервале температур от —10 до +90° и
можно наносить на вертикальные поверхности слоем толщиной
до 2 мм, не опасаясь их сползания. Клеи применяют в
полужидком состоянии, для чего их расплавляют при 140—160°.
Химическая стойкость клея определяется свойствами битума.
Клеи первого типа пригодны лучше всего для приклеивания к
бетону и каменной кладке листового материала из
полиизобутилена с наполнителями.
Клеи второго типа, полимеризующиеся в процессе склеивания,
представляют собой растворы клеящих материалов (термопрен и
др.) в полимеризующихся жидкостях, например в стироле.
Клей № 8, применяемый для склейки листов между собой, а
также для приклеивания их к металлу, камню и дереву, имеет
следующий состав (в вес. ч.):
Стирол (мономер) 74,5
Термопрен 25
Препарат ГПР (инициатор полимеризации) или
перекись бензоила 0,5—1
Для приготовления клея термопрен нарезают мелкими
кусочками и загружают в смеситель, куда добавляют после этого
стирол. После растворения термопрена полученный клей*фильтруют
через марлю или металлическую сетку для удаления мелких
остатков термопрена.
В полученный клей перед его применением добавляют при
перемешивании препарат ГПР или 0,5% перекиси бензоила. Перекись
бензоила вводят в состав клея в виде концентрированного раствора
в стироле.
Готовый клей с ГПР или перекисью бензоила может храниться
300
без изменения свойств 10—50 час. Срок хранения клея без ГПР
и перекиси бензоила—2 месяца.
В некоторых случаях в клей можно не добавлять препарата ГПР и
перекиси бензоила; тогда отверждение клея продолжается 10—
20 суток (в зависимости от температуры окружающего воздуха).
Для склейки листов ПСГ между собой и для приклейки их к
поверхности аппаратуры, если в наличии нет клея № 8, можно
применять также клей 61-СГ.
Клей 61-СГ приготовляется растворением измельченного
продажного резинового клея 61 B5 вес. ч.) в стироле G4,5 вес. ч.).
К полученному полупродукту перед употреблением добавляют
0,5 вес. ч. ГПР или перекиси бензоила.
Количество заготовленного полупродукта не должно
превышать количества клея, которое может быть израсходовано в
течение 10—15 дней. Готовый клей, как и клей № 8, может храниться
Ю—50 час.
В случае необходимости срочного ремонта полиизобутилено-
вых обкладок, если в наличии нет клея № 8 и клея 61-СГ,
применяют клей 61-Б. Клей 61-Б приготовляется растворением
измельченного клея 61 B0 вес. ч.) в бензине «Галоша» (80 вес. ч.).
Количество заготовленного клея не должно превышать
10—15-дневного расхода его.
Клей следует хранить в темном и холодном месте, в плотно
закрывающейся металлической таре.
При применении клея 61-Б необходимо полностью удалить
растворитель, нагревая металл с наружной стороны или
постепенно испаряя растворитель при комнатной температуре^
Покрытие аппаратуры полиизобутиленом
Покрытие металлической аппаратуры. Все
металлы, из которых изготовляют аппаратуру, можно
покрывать полиизобутиленовой композицией, содержащей сажу и
графит. Конструкция покрываемого аппарата и его деталей должна
быть такова, чтобы все части были доступны для покрытия и для
предварительной подготовки, т. е. для обработки зубилом,
шабером, шлифовальной машиной и т. п. Изделия, не отвечающие
этому требованию, должны быть разъемными, чтобы подготовку и
покрытие можно было производить по частям.
Для заклепочных соединений лучше употреблять заклепки с
потайной головкой, сварные швы следует тщательно
шлифовать. Поверхность, подлежащая покрытию, не должна иметь пор,
сопряжений и швов с острыми краями; она должна быть
обезжирена, очищена от ржавчины, старой краски и других загрязнений
способами, описанными на стр. 209.
Покрытие цилиндрических горизонтальных аппаратов
производят, начиная с днищ, а вертикальных аппаратов, начиная со
стенок. На поверхности, покрытые полиизобутиленовой ком-
301
позицией, запрещается становиться ногами, ставить лестницы,
столы и т. п.; если этого нельзя избегнуть, то следует застилать
покрытую площадь мягким материалом (маты, мешки и т. п.) с
последующей укладкой на них досок.
После обработки песком и обдувки воздухом металлическую
поверхность сразу же покрывают равномерным слоем клея № 8.
После просушки наносят еще два слоя клея с промежутком
времени, необходимым для сушки. Последний слой наносят за 2—3
часа до обкладки. Листы ПСГ, очищенные от талька мыльным
раствором, просушенные и раскроенные, однократно покрывают
равномерным слоем того же клея. Листы ПСГ накладывают по
истечении 10—30 мин., в зависимости от температурных условий;
о том, можно ли начинать приклеивание, узнают по появлению
нитей из клеящего вещества, тянущихся за пальцем, когда его
прикладывают, а затем отрывают от поверхности, намазанной клеем.
Листы накладывают, приклеивают и разглаживают, как при об-
клейке обоями, так, чтобы
полностью удалить пузыри
воздуха из-под листов. При
покрытии неровных
поверхностей или заклепочных швов
рекомендуется пластициро-
вать ПСГ нагреванием током
теплого воздуха. Нагревание,
кроме пластикации, ускоряет
полимеризацию клея. Если
при обклейке на листе или
металле будут обнаружены
сухие участки, то их следует
вновь смазать тонким слоем
клея.
После наклеивания
первого листа накладывают
следующий лист внахлестку; к
краю нижнего листа,
скошенному на ширину 15—20 мм>
приваривают нескошенным
краем верхний лист, который
затем разглаживают таким
образом, чтобы получился
постепенный переход к
нижнему листу (см. рис. 116,Г).
Во избежание
преждевременного склеивания листов до сварки напуск листа смазывают
клеем непосредственно перед сваркой
На рис. 117 представлен резервуар емкостью 20 м3,
обклеенный полиизобутиленом.2
Обкладка фланцев должна быть выполнена таким образом.
Рис. 117. Обклеенный полиизобутиленом
резервуар емкостью 75 м3.
302
чтобы при стягивании фланцев не происходило выдавливания
материала вследствие текучести полиизобутилена. Было установлено,
что выдавливание полиизобутилена из-под фланцев происходит
до тех пор, пока толщина слоя полиизобутилена не станет равной
~1 мм. Поэтому обкладку фланцев производят следующим
образом. Вырубают из паронита или винипласта шайбу и приклеивают
ее к фланцу; острым ножом у шайбы скашивают внутреннюю
кромку на—20 мм и после этого наклеивают вторую шайбу из ПСГ
тоже со скошенной внутренней кромкой; внутреннюю обкладку
штуцера на клею разбортовывают сверху на 2—3 см; разогревая
обкладку сварочной горелкой и уплотняя роликом,доводят
толщину слоя ПСГ на паронитовой шайбе до 1 мм.
На рис. 118 показан готовый фланец с паронитовой шайбой.
Покрытие бетонных,
кирпичных и
деревянных аппаратов. Каменная
поверхность, предназначенная
для обклейки листовым полиизо -
бутиленом, должна быть
оштукатурена и затерта цементным
раствором (соотношение цемента
к песку 1: 2). Поверхность,
после тщательной сушки и обдувки
Рис. 118. Покрытие фланца поли-
изобутиленом:
1—полпизобутилен; 2—паронит.
от пыли струей воздуха,
покрывают последовательно тремя
слоями клея № 8. Листы ПСГ
приклеивают так же, как и при
обкладке стальных аппаратов.
При обкладке каменных аппаратов можно применять также
битумно-полиизобутиленовый клей. В этом случае хорошо
очищенную от пыли поверхность воздушносухого бетона или
кирпичной кладки сначала покрывают раствором битума в легко
улетучивающемся растворителе. Через несколько часов, когда
битумный слой хорошо подсохнет, на его поверхность наносят
шпателем разогретый битумно-полиизобутиленовый клей. Подобные
клеи расплавляются при 120°, а при 150° становятся текучими;
нельзя допускать перегрева клея (что обнаруживают по
появлению паров коричневого цвета), так как это может вызвать его
разложение.
Клей должен наноситься в виде слоя толщиной в 1 мм и ни
в коем случае не больше 2 мм. Не рекомендуется прикреплять
листы ПСГ к еще не остывшему слою клея, так как при этом на
кромку листа может попасть клей, что значительно затрудняет
последующую сварку. Нанесенному клею дают застыть, а перед
наклеиванием его снова расплавляют паяльной лампой или
газовой горелкой.
В вертикальных аппаратах процесс покрытия начинают с
нижней части стенок, постепенно разворачивая рулон ПСГ снизу вверх.
303
Поверхность, намазанную клеем, нагревают и, плотно прижимая
к слою клея листы, расправляют их от середины к краям для
удаления пузырей воздуха.
Швы делаются внахлестку; ширина перекрываемых участков
2,5—3,5 см. После наклейки листов кромки их смазывают клеем
№ 8 и сваривают.
Перед покрытием бетонных или кирпичных аппаратов,
расположенных под открытым небом или в земле, необходимо
производить наружную изоляцию аппаратов двукратным покрытием
битумным лаком.
При покрытиях полиизобутиленом деревянных аппаратов,
если они сделаны из сухой древесины, применяют клей № 8, а
при свежей древесине следует применять битумно-полиизобути-
леновый клей.
Покрытие труб. Трубы диаметром более 400 мм
покрывают ПСГ тем же способом, что и резервуары. При покрытии
труб меньших диаметров применяют цельнотянутые шланги,
изготовленные на червячном прессе. Шланги (рукава, викели)
можно изготовить и ручным способом. Для этого из листа выкраи-
в
Рис, 119* Закрепление шланга на наконечнике:
Л—разрезы на конце шланга. JB—наконечник со шлангом,
В—наконечник со шлангом и предохранительной муфтой*
вают полосу, ширина которой на 2—3 см больше внутренней
окружности обкладываемой трубы, и срезают у этой полосы кромки
на противоположных сторонах. Полосу помещают на
металлическую трубу, внешний диаметр которой несколько меньше
внутреннего диаметра заготовляемого шланга; смазывают кромки клеем
№ 8 и после этого шов сваривают. Заготовленный таким образом
шланг (рукав) снимают с металлической трубы.
304
Трубу, подлежащую обкладке, очищают струей песка от
ржавчины и окалины^ обдувают пыльи покрывают к,еем, наливая его
внутрь трубы. Необходимо следить, чтобы внутренняя повеох-
ность трубы была полностью покрыта клеем. Излишку клея Дают
стечь и ждут, пока слои клея подсохнет до состояния, при котором
он может вытягиваться в нити. Затем покрывают трубу второй
раз и после удаления избытка клея через нее протаскивают заго-
товленныи ранее шланг. Это делается следующим образом
Рис. 120. Вставка шланга в металлическую трубу.
На конце шланга делают конусные разрезы, позволяющие
закрепить его на специальном наконечнике (рис 119) Трубу
устанавливают в зажиме (рис. 120) и через нее пропускают трос
с крючком, которым зацепляют наконечник, закрепленный на
конце шланга. Трос наматывают на лебедку и таким образом
втаскивают шланг в металлическую трубу. Во время втаскивания
шланга его покрывают с наружной стороны клеем № 8 Один
конец шланга разбортовывают на фланец, а другой конец зажимают
болтами (рис. 121). Фланец с разбортованным концом шланга
закрывают шайбой, в которой имеется трубка для соединения с
магистралью сжатого воздуха. Сжатым воздухом (давление ~0 5 ати)
шланг в течение 15—30 мин. прижимают к металлической трубе
ЧтоОы ускорить процесс полимеризации клея, металлическую
трубу снаружи подогревают. Для лучшего прижимания шланга
рекомендуется через трубу продавливать с помощью сжатого
воздуха или, что еще лучше, с помощью горячей воды так
называемую резиновую грушу (рис. 122). Во избежание повреждения
шланга нужно смазать резиновую грушу жидким мылом или
отмученным мелом. Если при продавливании груши удерживать ее
тросом, то движение груши можно замедлять как угодно и таким
20 ПОЛЯКОВ опг
образом дать возможность полностью удалиться пузырям воздухаг
находящимся между стенкой трубы и шлангом. После
затвердения клея разбортовывают второй конец шланга.
Покрытие отводов производится так же, как и труб, а для
покрытия тройников их разрезают
4на две половины> вставляют меж-
ду ними заготовленный тройник
из шланга и после этого на обе
половинки навинчивают фланцы.
V
1 !'
\
Рис. 121. Прижимание
шланга к стальной трубе
давлением воздуха или воды:
2—шланг; 2—зажим; з—шайба;
4—труба для подачи сжатого
воздуха или воды.
Рис. 122. Прижимание
шланга резиновой грушей.
1—шланг; 2—резиновая груша;
3—шайба; 4—труба для
подачи горячей воды.
Защита полиизобутиленовых покрытий футеровкой
Полиизобутилен и композиции на его основе устойчивы па
отношению к большинству химических реагентов (см. табл. 70)
при температурах до 100°. При температурах от —80 до 0°
полиизобутилен и композиции на его основе обладают достаточной
прочностью, но при 50° они настолько размягчаются, что не
выдерживают даже незначительного механического воздействия^
например воздействия движущей жидкости в аппаратах с
мешалками. Поэтому, если аппараты работают при температуре
выше 50°, то полиизобутиленовое покрытие должно быть защищено
футеровкой от возможных механических повреждений.
306
Если в аппарате имеются кислоты, то футеровку делают из
кислотоупорных керамических или природных материалов,
связываемых кислотоупорными силикатными цементами. При
переменных средах (кислых и щелочных), а также в случае частой
водной промывки аппарата, в качестве вяжущего раствора следует
применять самозатвердевающие феноло-фзрмальдегидные замазки
(стр. 219). По данным Решетова и Макаровой прочность
сцепления этих замазок с полиизобутиленом равна 24 кг/см2, а
кислотоупорных цементов—21 кг/см2. Поэтому при футеровке с
применением цементов листы полиизобутилена подвергают
пескоструйной обработке, чтобы сделать их поверхность шероховатой и
увеличить адгезию. Это может быть достигнуто также
промазкой листов полиизобутилена битумно-полиизобутиленовым клеем с
последующей посыпкой их песком.
Испытание аппаратов, покрытых полиизобутиленом,
и техника безопасности
Хотя полиизобутилен и является диэлектриком, но аппараты
и трубы, покрытые листами ПСГ, нельзя испытывать
гальваническим способом, потому что в состав ПСГ входит графит, который
делает материал полупроводником.
Чтобы убедиться, что аппарат, покрытый листовым ПСГ,
не имеет дефектов, его после внешнего осмотра наполняют водой,
которую подогревают погружным электронагревателем или с
помощью змеевика. Воду следует нагреть примерно на 20° выше
той температуры, при которой будет работать аппарат. Пузыри,
образующиеся под покрытием, разрезают, закраины
приклеивают к стенкам аппарата и приваривают заплаты.
Клей, содержащий стирол, не относится к сильно ядовитым
веществам. Однако большие концентрации стирола в воздухе
могут вредно влиять на здоровье работающих. Поэтому в
помещениях, где производят работу с клеем, содержащим стирол,
должна быть вытяжная вентиляция. Если работу производят внутри
аппарата, то необходимо иметь передвижные вентиляторы с
гибкими рукавами, по которым можно подавать свежий воздух внутрь
аппарата или отсасывать из него образующиеся газы.
Необходимо также помнить, что перекись бензоила (котораядобавляется
в клей № 8 перед его употреблением)—взрывчатое вещество и
его надо содержать, строго соблюдая инструкции, утвержденные
для хранения таких веществ.
5. ПОЛИАКРИЛОВЫЕ СМОЛЫ (ОРГАНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО)
Акрилаты, или полиакриловые смолы, представляют собой
продукты полимеризации производных акриловой кислоты
(СН2=СН—СООН).
Среди акрилатов наибольшее применение имеет полиметил-
метакрилат, представляющий собой продукт полимеризации мети-
20* 307
лового эфира метакриловой кислоты (СН2=С(СНз)—СОССН3.
Пластифицированный полиметилметакрилат известен под названиями
органического стекла, плексигласа, и др.
Органическое стекло даже в толстых слоях обладает высокой
прозрачностью, не изменяющейся со временем, стойкостью против
действия ультрафиолетовых лучей, морозостойкостью, мальм
удельным весом, малой водопоглощаемостью и достаточной
механической прочностью.Оно устойчиво к кислотам, щелочам и
солям, однако разрушается такими кислотами, как азотная,
хромовая и др., которые являются хорошими окислителями; в
алифатических углеводородах и в бензине устойчиво; в ароматических
и хлорированных углеводородах неустойчиво (в толуоле
растворяется); в спиртах набухает; сложные эфиры и кетоны его
разрушают (ацетон растворяет).
Ниже приведены данные о физико-механических свойствах
органического стекла:
Удельный вес, г/см? 1,16—1,2
Предел прочности, кг/мм2
при статическом изгибе 6—6,5
при растяжении 5—5,5
Остаточное удлинение при разрыве, % 2—4
Твердость, кг! мм2 14—16
Удельная ударная вязкость, кгсм/см'г .... 10—12
Теплостойкость, °С 52—56
Водопоглощаемость (за 24 часа), % - 0,3—0,5
Морозостойкость, °С —45
Прозрачность, % SO— \2
Рабочая температура без нагрузки, °С .... до 80
Коэффициент линейного расширения 13-10 5
Теплоемкость, кал!г °С 0,34
Теплопроводность, кал!смсек °С 4,4-10
Вследствие невысокой термостойкости органическое стекло
можно применять лишь в изделиях, работающих при температуре
не выше 80°.
Органическое стекло выпускают в виде листов и блоков
толщиной от 0,8 до 40 мм. Оно поддается всем видам обработки
резанием на металло- и деревообрабатывающих станках: распиливанию,
сверлению, фрезерованию, обточке, а также шлифованию и
полированию; оно также хорошо гнется, штампуется и склеивается.
Обработка резанием. При обработке резанием еле*
дует иметь в виду малую теплопроводность органического
стекла ., вследствие чего режущий инструмент может быстро нагреться.
Для охлаждения инструмента лучше пользоваться сжатым
воздухом, так как охлаждение водой или маслом осложняет
обработку.
Органическое стекло можно распиливать слесарными
ножовками и на станках. При ручной распиловке ножовое полотно
должно иметь мелкие зубья с шагом не более 3 мм и высотой зуба 0,5 мм.
308
При распиловке на ленточных и круглопильных станках скорость
подачи зависит.от толщины материала и лежит в пределах
1—2 м'мин. При распиловке плоских листов по прямым линиям
очень удобны круглопильные станки на колонке с подачей пилы
на материал; скорость резания в этом случае не менее 25—35 м!сек.
Органическое стекло хорошо режется стальной лентой или
проволокой толщиной 0,1—0,15 мм, нагретыми электрическим током
до 300—400°. При резании этим способом органическое стекло
надвигают на режущее полотно со скоростью 0,5 м/мин.
Для обработки кромок материала (рис. 123) применяют
дереворежущие станки. Обработку производят цилиндрическими,
коническими или хвостовыми фрезами с винтовыми зубьями и
профильными фрезами с прямым зубом. Фрезеровать следует в
два прохода, оставляя на чистовой проход припуск—0,5 мм. При
фрезеровании на ус (рис. 123,Л), во избежание выкрашивания
материала, толщина кромки уса должна быть в пределах 0,1—0,3 мм.
В
С
А
В
Рис. 123. Обработка кромок
органического стекла.
А. Обработка на ус. Б. Обработка в
четверть..**. Обработка в шпунт. Г.
Обработка под радиус.
Рис. 124. Сверление органического
стекла:
А. Заточка сверла неправильная.
Б. Правильная заточка. В. Заточка
сверла «под шпору».
Сверление органического стекла производят обыкновенными
быстрорежущими спиральными сверлами. Угол заточки при
вершине сверла делают в пределах 60—140°; чем толще материал,
тем меньше угол. На рис. 124 представлена правильная и
неправильная заточка сверла. Очень хорошие результаты дает заточка
сверла «под шпору» (рис. 124,#).
При обработке на сверлильных станках с автоматической
подачей органическое стекло хорошо сверлится при скоростях
резания от 20 до 55 м/мин с подачей от 0,05 до 0,5 мм/об. Чтобы после,
сверления по краям отверстия не появлялись мелкие трещины,
рекомендуется слегка оплавлять края отверстия, вставляя в него
цилиндрический паяльник. Во избежание «прикипания»
материала не следует останавливать вращение сверла, пока сверло не
вынуто из материала.
309
Органическое стекло хорошо обрабатывается на токарных и
токарно-винторезных станках при скорости резания 100 м/мин,
подаче 0,5—1 мм/об и угле заточки резца 55°.
Нарезать резьбу лучше вручную слесарными метчиками или
плашками в несколько проходов, причем метчик и плашки
следует чаще вынимать и очищать от стружки; охлаждение
производят водой.
Формование. Нагретое до 105—150° органическое
стекло становится настолько пластичным, что допускает придание
ему в этом состоянии почти любой фэрмы. Для нагревания
органического стекла при формовании можно применять камерные печи,
обогреваемые паром, газом или электричеством. В печах должны
быть установлены терморегуляторы, поддерживающие температуру
в пределах 105—150°. Находящиеся в печи заготовки нужно
нагревать равномерно по всей поверхности, для чего печь должна
быть снабжена вентиляционным
устройством, создающим
непрерывную циркуляцию чистого на- * У \\ 2
гретого воздуха.
Рис. 125А. Ламповая радиационная
установка для нагрева облучением:
1 —лампы; 2 — отражатель; 3 — кожух;
4—воздушная прослойка.
Рис. 125Б. Газовая
радиационная установка:
I—подвеска; 2—органическое
стекло; 3—ролики для передвижения
экрана.
Очень удобно производить нагрев органического стекла
инфракрасными лучами в туннельных установках.
На рис. 125А представлена ламповая радиационная
установка для нагрева облучением. Установка снабжена семью лампами
СК-2 мощностью 0,5 кет с серебряным рефлектором на
внутренней части колбы. В этих лампах температура накала нити 2500°
(вместо 3500° у обычных осветительных ламп). Органическое
стекло в такой установке нагревается в течение 2—3 мин. Расход
энергии при этом составляет 3 em на 1 см% нагреваемой поверхности.
Более экономична газовая радиационная установка, состоящая
из стальных или керамических экранов, нагреваемых горящим
газом до 350°. Экраны в виде панелей часто делают подвижными,
310
на колесиках (рис. 125Б). Разогрев ведут 12—15 мин., в
зависимости от толщины стекла и расстояния между экранами и
стеклом. Можно также нагревать органическое стекло в водяных и
масляных ваннах, но этот способ значительно более длительный;
перед формованием со стекла необходимо тщательно удалить воду
или масло.
Гнутье органического стекла производят на шаблонах. Форма
шаблона должна иметь точные контуры изделия и отличаться от
него по размерам только на толщину формуемого листа.
Заготовки из стекла нужно делать с припуском по краям,
равным 4—6 мм, что необходимо для прижима кромки стекла при
формовке. Шаблоны можно изготовлять из дерева, металла,
пластмасс и даже из гипса. Поверхность шаблона должна быть
тщательно обработана и отшлифована. Обработанную поверхность
шаблона обтягивают листовой резиной, имитацией замши или
байкой (без ворса).
При гнутье органического стекла и формовании, не
требующем вытяжки, разогретую до ПО—120° заготовку охлаждают в
течение 10—15 сек. и после этого укладывают на холодный
шаблон. Под действием собственного веса и при легком нажиме
рукой стекло облегает шаблон и принимает требуемую форму.
Чтобы при остывании кромки заготовки не отогнулись от шаблона,
их прижимают струбцинами или хомутами к поверхности
шаблона. После охлаждения отформованной детали до 30—40° ее
снимают с шаблона и обрабатывают в соответствии с чертежом.
При формовании в прессформах заготовку, нагретую до 120—
130°, помещают в матрицу и опускают пуансон. Под действием
веса самого пуансона или под давлением винтового пресса
заготовка принимает нужную форму. Не рекомендуется применять
гидравлические и механические прессы, так как при пользовании
ими в прессфэрме может создаться давление больше требуемого,
что приводит к резкому ухудшению качества изделия. Деталь
охлаждают под давлением в прессформе до 30—40°, затем ее
вынимают и подвергают дальнейшей обработке.
Для изготовления изделий в прессфэрмах можно применять
не только листовое стекло, но и полиметилметакриловый
порошок, выпускаемый по ТУ МХП 1311—49. Прессование
производится следующим образом. Смазанную стеарином и нагретую до
70-—80° форму заполняют порошком и создают давление 150 кг/см2;
при этом давлении порошок нагревают до 130°, после чего
охлаждают до 30—35° и вынимают отпрессованное изделие.
Органическое стекло в нагретом состоянии может давать
большую вытяжку, и поэтому для изготовления целого ряда изделий
применяется формовка в открытых вытяжных штампах.
На рис. 1?6А представлен такой штамп, в котором матрицей
является вытяжное кольцо 2. В это кольцо сначала вкладывают
подкладочный лист из органического стекла (толщиной 2—4 мм),
на который укладывают уже формуемый лист 5. Для прижима
311
материала к матрице на ее бортах устанавливают металлическое
кольцо 3 чтсбы не образовался гофр при вытяжке. Это
кольцо прижимают к матрице при помощи струбцин. Чтобы
материал не заклинился кольцом, между ними должен быть зазор,
равный допуску на толщину материала плюс 5 мм. Назначение
подкладочного листа—воспринимать все дефекты вытяжного
кольца; непосредственного трения между штампуемым материалом и
металлической поверхностью при этом не происходит.
А
насасд
Рис. 126А. Формование
органического стекла на вытяжном
штампе:
1—пуансон; 2—вытяжное кольцо
(матрица); 3—прижимное кольцо;
4—подкладочный лист; 5—формуемый лист.
Рис. 126Б. Вакуумная установка
для формования органического
стекла:
1—вакуумный цилиндр; 2—форма;
S —уплотняющие прокладкп;
4—формуемый лист; 5—ламповая
радиационная установка; б—отражатель.
При штамповке сначала нагревают матрицу до 140—145°,
затем вкладывают в нее смазанную льняным маслом подкладку и
заготовку и закрепляют их прижимным кольцом и струбциной.
Собранную матрицу помещают на 15—30 мин. в печь при
температуре 130—135°. Матрицу вынимают из печи, помещают под пресс
и, опуская пуансон, формуют изделие. По охлаждении матрицы
до 30—40° отформованное изделие вынимают и направляют на
дальнейшую обработку.
Формование изделий, имеющих форму полусферы, полуовала
ит, п., очень удобно производить под вакуумом. Для этого
вытяжное кольцо—матрицу устанавливают над цилиндром, который
соединен с вакуум-насосом. Вследствие разности давлений
разогретая заранее до 120—130° заготовка вытягивается и.принимает
сначала полусферическую форму, а затем, если позволяет высота
цилиндра, заготовка, продолжая вытягиваться, приобретает удли-
312
ненную форму. В нижней части цилиндра устанавливают
электрический контакт, который выключает вакуум-насос, как только'
нижняя часть формуемого изделия коснется этого контакта.
На рис. 126Б изображено формование под вакуумом при
обогреве инфракрасными лучами. В установке имеется
ограничивающая ф^рма 2 с большим числом отверстий. Нагретый
формуемый лист под действием вакуума вытягивается и плотно прилегает
к форме 2, При формовке под вакуумом отпадает необходимость
в пуансоне, что является преимуществом такого способа
формования.
Склеивание. Органическое стекло хорошо склеивается
встык, на ус, вчетверть, внахлестку и внакладку, причем
склеенные детали имеют почти такую же прочность и прозрачность, как
и цельные. Для склеивания применяют дихлорэтан,
муравьиную и уксусную (ледяную) кислоты, уксусный ангидрид,
метиловый э^ир метакриловой кислоты и др., растворяя в них
2—3% опилок органического стекла для увеличения вязкости
клея. Растворение производят при комнатной температуре до
получения прозрачного сиропа. Клей быстро густеет. Поэтому его
следует приготовлять лишь в количествах, необходимых для
однодневной потребности, и хранить в закрытой посуде при
18—20°.
Склеиваемые поверхности необходимо тщательно пригнать друг
к другу; они должны быть совершенно чистыми и обезжиренными
при помощи метилового спирта. Клей наносят на обе поверхности
мягкой кистью тонким ровным слоем, после чего детали соединяют
зажимами, струбцинами и т. п. и спрессовывают. Давление
должно быть равномерным по всей плоскости склейки. Запрессовку
нужно производить под давлением 1—3 кг/см2 с тем, чтобы все пузырьки
воздуха из шва были выжаты и была компенсирована усадка,
которая происходит при затвердевании клея. Для предохранения
поверхности стекла от потеков клея рекомендуется на кромки
деталей наклеиЕать крахмальным клеем ленты из бумаги или
целлофана.
Склеиваемые детали гвыдерживают под давлением не менее
5—6 час. при комнатной температуре. Механическую обработку
склеенных деталей можно производить не ранее чем через 24
часа после снятия давления.
Случайные повреждения поверхностей стекла: вмятины,
мелкие поверхностные трещины, ца, апины и т. п., исправляют
шлифованием, после чего поверхность полируют и промывают
водой.
Шлифование ведут вручную шлифовальными кругами с
мелкозернистой шкуркой при обильном смачивании водой. Полируют
также вручную или полировальными машинами при помощи
мягких матерчатых кругов и полировочной пасты ВИАМ-2*. После
Выпускается под маркой «Нормаль ВИАМ-2 312 СМТУ».
313.
полирования пастой рекомендуется проводить дополнительное
полирование животным салом при помощи мягких кругов из байки
или имитации замши.
6. ПОЛИСТИРОЛ
Полистирол представляет собой продукт полимеризации
стирола С6Н5СН=СН2, называемого также винилбензолом и фенил-
этиленом.
Полимеризацию стирола производят:
1) блочным методом при нагревании без
катализатора или с катализатором раствора стирола в толуоле, метаноле,
циклогексаноне, и др.;
2) эмульсионным методом.
При блочной полимеризации вследствие трудности отвода
тепла, выделяющегося при реакции, получается продукт с
меньшим молекулярным весом и высокой полидисперсностью, что
снижает механические свойства и теплоемкость полистирола. При
эмульсионной полимеризации получается более однородный
продукт вследствие более легкого отвода тепла реакции и
возможности лучшего регулирования температуры.
Полистирол представляет собой прозрачную бесцветную
стекловидную массу. Он не изменяется при действии
концентрированных растворов щелочей и кислот (исключая азотную)—даже
фтористоводородная кислота не действует на него; растворяется в
ароматических углеводородах (бензоле, толуоле и т. п.),
хлорированных углеводородах (метиленхлориде, четыреххлористом
углероде и т. п.), алифатических эфлрах и многих кетонах; не
растворяется в спиртах, парафиновых и нафтеновых углеводородах и в
растительных маслах.
При испытании полистирола в 20%-ной HNO3, 36%-ной НС1
и 20%-ном NaOH в течение 300 час. при температуре 60° его вес,
механическая прочность, а также внешний вид не изменились.
Полистирол до последнего времени заслуженно считался
непревзойденным диэлектриком. Сейчас с ним конкурируют по этим
свойствам полиэтилен (политен), политетрафторэтилен (тефлон) и
смолы, являющиеся продуктами полимеризации хлорпроизводных
стирола (моно- и дихлорстирола).
На основе полистирола выпускают различные материалы и
изделия, перечень которых приведен в табл. 71, а
физико-механические свойства некоторых из них —в табл. 72.
Переработку полистирола в изделия можно производить
различными способами, из которых наиболее широко
распространенным является литье под давлением. Сущность этого способа
заключается в том, что нагретую до текучего состояния по ли сти рольную
массу выдавливают поршнем по литниковому каналу в фэрму,
где она застывает, образуя нужное изделие.
314
Таблица 71
Материалы на основе полистирола
Материал
Полистирол
эмульсионный, невальцованный
(полуфабрикат)
То же, вальцованный
Полистирол блочный,
окрашенный и
неокрашенный
Выпускается двух
сортов: А и Б.
ТУ
ТУ МХП
1827-51
ТУ МХП
№У-160— 51
ТУ МХП
2340—50
Назначение
Приготовление лаков и клеев
То же, а также изготовление
изделий методом литья под
давлением
Изготовление изделий методом
литья и прессованием.
Плиты из блочного
полистирола
Трубки полистирольные
ТУ МХП
2030—49
ТУ МХИ
J519—47
Изготовление различных изделий
и детален методом механической
обработки. Размеры плит
согласовываются потребителем и
поставщиком
Изоляция проводов,
транспортирование агрессивных жидкостей.
Размеры трубок согласовываются
потребителем и поставщиком
Трубки и стержни любого сечения изготовляют из
полистирола методом шприцевания. Некоторые детали можно изготовлять
методом прессования и штамповки.
Низкая температура размягчения и хорошая текучесть
полистирола позволяют прессовать его при температуре 116—175° и
давлении 50—180 кг /см2. Усадка при этом составляет 0,002—
0,0025%. Из плит и блоков полистирола можно изготовлять
различные детали методом механической обработки.
Листовой полистирол, так же как и винипласт, можно
сваривать при температуре нагретого воздуха 220—250°.
Предел прочности при растяжении сварного шва составляет
45—50% от прочности цельного материала, а удельная ударная
вязкость только 20—25%.
315
Таблица 72'
Физико-механические свойства материалов из полистирола
Свойства
Ударная вязкость не
менее, кг см, см2
Предел прочности, кг/мм2
при растяжении
при статическом изгибе
при сжатии
Модуль упругости при
растяжении, кг см2 ....
Твердость не менее, кг/мм2
Водопоглощение не более, %
Теплостойкость не менее, СС
Удельное объемное
электрическое сопротивление не
менее, ом см
Диэлектрическая постоян-
?1
ная (при частоте 10 гц)
не более
Тангенс угла потерь (при
частоте 10 гц) не более
Полистирол
эмульсионный
вальцованный
10-15
—
6
—
—
—
0,07
80
< 15
10
2 6
—
не
вальцованный
10-15
—
5
—
—
—
0,07
80
14
10
—
Полистирол
блочный
\^*А -Л 4J ^ V М АЛ1ДЛ
4—5
—
3-4
10—12
—
20
0,08—0,1
80
—
2 fi
0,002
Плиты
8-10
2-2,5
5-5,5
10-12
2S0
70
—
0,002
Трубки
6
—
3,5
10
20
65
9 *>
0,001
Полистирол режется пилой и обрабатывается на сверлильных,,
токарных и фрезерных станках. В нагретом состоянии легко
формуется и штампуется.
Полистирол можно склеивать, применяя клей состава (в %):
Стирол—мономер (ВТУ МХП 13—1836—50)
Полистирол ....
Перекись бензоила
70
25
5
Сначала растворяют в стироле (мономере) перекись бензоила,
а затем в виде порошка или мелких кусочков добавляют
полистирол. В таком виде смесь оставляют на 10—15 час.
При склеивании хорошо пригнанные детали намазывают
клеем, накладывают склеиваемые поверхности друг на друга и
зажимают в специальном приспособлении, создающем давление
1—2 кг/см2. При этом надо иметь в виду, что при более сильном
давлении получается менее прочное соединение.
Процесс полимеризации клея в шве заканчивается при
температуре 60—80° через 4—6 час, а при температуре 18—20° через-
316
20—24 часа. При этом прочность на растяжение склеенных
поверхностей достигает 200—210 кг/см2.
Полистирол можно наносить на поверхность аппаратов и
деталей методом напыления. Этот метод имеет сходство
с процессом металлизации.
Принцип получения покрытий из полистирола методом
напыления состоит в том, что струю сжатого воздуха со взвешенными в
ней частицами порошкообразного полистирола пропускают через
воздушно-ацетиле новое пламя. При этом отдельные частицы
полистирола оплавляются до пластического состояния и при ударе
о поверхность сцепляются как с ней, так и между собой с
образованием сплошного покрытия.
Установка для напыления состоит из двух самостоятельных
деталей: аппарата для порошкового напыления АПН и
устройства для подачи в аппарат воздушно-порошковой смеси
полистирола—порошкового питателя ППН.
Аппарат АПН изготовляется из алюминиевого сплава и
подобно краскораспылителю (см. рис. 97 и 98) имеет фэрму пистолета.
В верхней части аппарата находятся пламенная головка, в
которую подводится смеь воздуха и ацетилена, и
воздушно-порошковый инжектор, служащий для распыления порошкообразного
полистирола. Из щелеобразного вертикального отверстия
выбрасывается продолговатая струя полистирола, которая
окружена ацетиленовым пламенем. Аппарат имеет три штуцера,
соединенных резиновыми шлангами. Через один штуцер подводится
ацетилен, через второй—сжатый воздух и через
третий—воздушно-порошковая смесь полистирола.
Воздушно-порошковая смесь образуется в результате
прохождения через аппарат ППН воздуха, засасываемого инжектором.
Пополнение аппарата ППН порошкообразным полистиролом
производится по мере его израсходования.
Аппараты АПН и ППН вместе с вспомогательными
устройствами и приборами (масловодоотделителем, манометрами,
кранами, шлангами и др.) монтируются на переносном столе и
поставляются комплектно.
При нанесении покрытий из полистирола, измельченного до
размеров частиц, проходящих через сито № 0075, рекомендуется
следующий режим:
Давление сжатого воздуха, поступающего в аппарат, ати . . 2
,Лавле!'ие ацетилена не менее, мм род. ст 50
Расстояние от аппарата до поверхности, подлежащей
покрытию, мм 70-80
Скорость перемещения аппарата, м/мин 3,5
Производительность аппарата при нанесении слоя полистирола
толщиной 0,3 мм, м'2/час 2,5
Расход полистирола, кг/м2 0,6—0,6
Максимальная пропускная способность аппарата (за 1 час) . 2,5 кг
полистирола
317
Этим способом удается нанести слой полистирола толщиной 19—
20 (л. При большей толщине на покрытии появляются трещины.
Благодаря высоким диэлектрическим свойствам и ничтожной
гигроскопичности полистирола его с успехом используют для
изготовления изоляционных деталей радио- и электроаппаратуры.
Вследствие высокой химической стойкости полистирола из него
изготовляют тару для химически чистых реактивов,
кислотоупорные трубки, краны, аккумуляторные баки и т. п. В виде лака
полистирол находит применение при покрытиях подвесок в
гальванических ванна x.s Однако применение полистирола в лаках
ограничено плохой адгезией этих лаков и быстрым старением тонких
пленок.
В последнее время все большее применение находят продукты
совместной полимеризации стирола с другими ненасыщенными
соединениями. Совместная полимеризация бутадиена со стиролом,
дает синтетический каучук с повышенными механическими
свойствами, в особенности в отношении сопротивления истиранию.
Сополимер метилметакрилата со стиролом, получаемый в
присутствии дибутилфталата как пластификатора, применяется для
изготовления изделий технического и бытового назначения методами
литья под давлением и прессования.
7. ПОЛИЭТИЛЕН
Полиэтилен—высокомолекулярный продукт, получаемый
полимеризацией этилена СН2=СН2. Полиэтилены состоят из цепеоб-
разных молекул типа
СН2—СН2-СН3—СН2— СН2—СИ2
По внешнему виду полиэтилен несколько напоминает парафин.
Молекулярный вес полиэтилена зависит от условий
полимеризации, давления и природы катализаторов.
Физические свойства полиэтилена находятся в зависимости от
величины молекулы, т. е. от степени полимеризации.
Физико-механические свойства полиэтилена (мол. вес 20000):
Цвет Белый или сероватый
Удельный вес (при 20°), г/см3 0,92—0,95
Водопоглощение (за 24 часа), % <0,01
Проницаемость для паров воды, г/час см2 . . . 1,5—0,7-10
Предел прочности, кг/см?:
при растяжении ПО—140
при сжатии 860—9У0
при изгибе 115
Удлинение при разрыве, % 300—500
Твердость, кг/мм2 25
Температура размягчения, °С 112—115
Устойчивость к длительному^ нагрев у, °С . . . . Макс. 100
Морозостойкость, °С . . " . —50
Теплостойкость, °С 50
318
Удельная теплоемкость, ккал1кг°С 0,50—0,68
Температурный коэффициент линейного расширения 7—8,3-10
Формуемость Отличная
Температура формования, °С 120—!60
Обрабатываемость на металлообрабатывающих
станках Хорошая
Свариваемость под действием нагрева »
Горючесть Слабая
Полиэтилен стоек против действия кислот и щелочей. Он
устойчив против 40%-ной азотной кислоты, горячей
концентрированной соляной кислоты, 60%-нойсерной кислоты, 40%-нойщелочи
при 60°. Особенно устойчив против действия плавиковой кислоты;
противостоит действию этилового спирта, ацетона, бензола, четы-
реххлористого углерода; мало устойчив к действию галогенов
(хлор, бром,, фтор), серы при 120°; окисляется
концентрированными азотной и серной кислотами при 90—100°.
Основным недостатком полиэтилена, при высокой
химической стойкости, является его сравнительно легкая окисляемость.
Он окисляется на воздухе, под действием солнечного света
или ультрафиолетовых лучей. Окисление может быть снижено
добавлением соответствующих антиоксидантов.
Детали и аппаратуру из полиэтилена лучше всего изготовлять
методом отливки под давлением. При изготовлении больших
деталей отдельные листы сваривают в струе инертного горячего
газа, например азота, нагретого до300°.
Благодаря высоким электроизоляционным свойствам
полиэтилен может быть широко использован как диэлектрик.
Полиэтилен нашел также применение в химической
промышленности: из него изготовляют трубы, тройники и все детали,
для изготовления которых можно применить метод литья под
давлением; при помощи центробежного литья полиэтиленом
футеруют металлические трубы.
Для футеровки больших" резервуаров полиэтилен не
используют вследствие его плохой растворимости в обычных
промышленных растворителях.
Полиэтилен, как и полистирол, можно наносить на поверхность
аппаратов методом напыления (стр. 317).
Из полиэтилена изготовляют прокладки для фланцевых
соединений; если требуются менее жесткие прокладки, то их
готовят из смеси полиэтилена и полиизобутилена.
8. ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕН
Политетрафто,рэтилены (тефлон)
CF2—CF2—CF2—CF2—CF2—• • •
представляют собой полимеры фтористого производного этилена,
а именно тетрафторэтилена CF2=CF2. Последний представляет
собой бесцветный газ без запаха; температура его кипения —76,3°
319
и замерзания —142,3 . Получение политетрафторэтилена связано
со значительными техническими трудностями, так как
полимеризация тетрафторэтилена происходит при высоком давлении
порядка 2000 ати и температуре порядка +200°.
Политетрафторэтилен отличается высокой теплостойкостью; он
сохраняет свои свойства в пределах от —100° до +300°; на него
не действуют кипящие щелочи, окислители и кислоты, включая
кипящую азотную кислоту и царскую водку (кроме безводной
жидкой плавиковой кислоты). Хлор, бром и иод не действуют на
политетрафторэтилен. Чистый фтор действует на него только при
повышенном давлении и то только в том случае, если поверхность
политетрафторэтилена загрязнена или на ней имеются следы воды;
при этом политетрафторэтилен превращается в четырехфтористый
углерод. Он практически не растворим и не набухает ни в одном
известном растворителе.
Политетрафторэтилен представляет собой воскообразное
вещество от белого до серого цвета со следующими
физико-механическими свойствами:
Удельный вес, г/см5 2,2—2,3
Предел прочности, кг/см2:
при растяжении МО—316
(удлинение 300—316%)
при сжатии 120
(деформация 0,1%)
при изгибе 140
Твердость, по твердомеру - 55—80
Коэффициент трения:
по политетрафторэтилену 0,1—0,2
по полированной стали ¦ 0,2—0,3
Теплоемкость (от 38 до 128°), кал /г °С 0,25
Теплопроводность, кал/см сек °С . . Г 0,00058
Температура хрупкости, °С Ниже —80
Коэффициент расширения (в пределах 25—60°). . . - . . 1,0-10 4
Удельное объемное электрическое сопротивление, ом-см . . . 1016
Одним из ценных свойств политетрафторэтилена является его
низкая текучесть под нагрузкой даже при 235°. Испытание
образца политетрафторэтилена при 300° в течение одного месяца
показало снижение прочности при растяжении только на 10—20%, а
испытание при 250° в течение длительного времени не показало
никакого снижения прочности. Если политетрафторэтилен
постепенно нагревать, то в интервале 320—327° он переходит из
микрокристаллического состояния в аморфное, что сопровождается
резким изменением коэффициента расширения и падением
механической прочности. При продолжительном нагревании выше 400°
политетрафторэтилен разлагается, выделяя токсичные газообраз»
ные вещества.
320
Нерастворимость политетрафторэтилена в растворителях
исключает возможность нанесения его на поверхность в виде лаков,
но получение покрытий может быть осуществлено из водных
суспензий. Нерастворимостью объясняется также трудность склейки
пленок политетрафторэтилена между собой и с металлом.
Ввиду большой вязкости расплавленного
политетрафторэтилена переработка его в изделия прессованием обычным способом
представляет большие затруднения. Изделия получают путем
холодного прессования его в виде мелких гранул; из полученных
при этом блоков или пластин, после их термической обработки в
печах, изготовляют различные изделия на
металлообрабатывающих станках.
Из политетрафторэтилена можно изготовлять листы, ленты,
трубки, стержни и губчатую легкую массу, способную плавать
в воде.
9. ЭТИНОЛЬ И АСБОВИНИЛ
Лак этиноль (ТУ МХП 1267) имеет следующие свойства:
Удельный вес, г/см3 . 1,1—1,15
Вязкость, по воронке НИИЛК, сек 3—14
Эластичность по шкале НИИЛК 20
Твердость по маятниковому прибору .... 0,85—0,94
Содержание пленкообразующих, % .... 40—50
Лаковая пленка, нанесенная на металл, с течением времени
становится хрупкой, растрескивается и отстает от поверхности.
Вопросу старения этиноля посвящен ряд
научно-исследовательских работ, но все же до настоящего времени вполне
удовлетворительных результатов по улучшению качества пленки не получено.
Введение обычных пластификаторов (диэтил- и дибутилфтала-
тов, хлорнафталина и других смягчающих веществ) не дало
положительных результатов; поэтому лак этиноль не применяют
в качестве защитного покрытия по металлу, тогда как для
защиты древесины этот лак нашел широкое применение.
Зггинолевый лак наносят на хорошо очищенную
поверхность. При вязкости лака по воронке НИИЛК 10—14 сек. его
наносят в два слоя, а при вязкости 3—10 сек.—в три слоя. При
большей вязкости лак разбавляют хлорбензолом или ксилолом или
смесью их в отношении 1:1. Каждый слой лака сушат в течение
3 час. при температуре 70—80°. После того как изделие
подсохло на воздухе в течение 1 часа, его загружают в сушильную
камеру. Температура камеры при загрузке изделий не должна
быть выше 40°. Затем температуру постепенно повышают до
70—80°; при этой температуре и ведут горячую сушку в течение
3 час.
Изделию дают остыть и наносят второй слой лака таким же
образом, как и первый. После нанесения всех трех слоев делают
4-часовую выдержку при той же температуре для полной полиме-
21 Поляион 321
ризации пленкообразующих. Воздушную сушку проводят 6—25
суток в зависимости от времени года—летом 6 суток, зимой
20—25 суток.
При покрытии этинолем бетонных сооружений для
грунтовочного слоя в этиноль следует добавлять 30—40% каолина.
После сушки этого слоя в течение 1—2 суток наносят слой
лака. Для увеличения механической прочности лака в него
вводят измельченный асбест.
Асбовинил представляет собой пластическую композицию
лака этиноль с асбестом.
Физико-механические свойства асбовинила:
Удельный вес, г/см3
Водопоглощение за 24 часа, % ....
Предел прочности, кг/см?-
при растяжении
при сжатии
при изгибе
Ударная вязкость, кг см/см2
Твердость, кг/мм2
Адгезия к железу, кг/см2
Теплостойкость, °С
Теплопроводность (X-104 ПРИ 0—100°),
кал/см сек °С
1,5—1,6
0,5-1
150—215
250-380
220—350
2,9-4,1
18-25
25—30
180—200
8,5—10
Одним из ценных свойств асбовинила является способность
его переходить в неплавкое и нерастворимое состояние при
комнатной температуре. Асбовинил хорошо обрабатывается
режущими инструментами, шлифуется и допускает нарезку резьбы.
При содержании 12—15% растворителя асбовинил обладает
пластичностью и легко наносится на металл, дерево и бетон, к которым
он хорошо прилипает.
Рецептура изготовления асбовиниловой массы зависит от
вида изготовляемых из нее изделий.
Применяемые составы асбовиниловой массы приведены в табл. 73
Состав асбовиниловой массы (в вес. ч.)
Таблица 73
Назначение асбовиниловой
массы
Изготовление труб
Футеровка аппаратуры . , • . ¦
Формовочные изделия
Количество
лака
ВТИБОЛЬ
1
1
1
Количество наполнителя
антофиллит-
асбест
1,5-1,6
1 * z— 1 у о
1,3-1,4
хризотил -
асбест
1,3—1,4
1,1—1,2
1,2-1,3
322
Массу приготовляют в лопастном мешателе, куда сначала
загружают рассчитанное количество лака, содержащего 40—50%
растворителя (хлорбензола), а затем в течение 15—20 мин. в
2—3 приема вносят асбест. Сырая масса по выходе из мешателя
содержит примерно 14—15%растворителя, 34% полимера, 1,5%
стабилизатора а-нафтиламина и 49,5% асбеста. Сырая масса из
мешателя, в зависимости от назначения, поступает или
непосредственно на футеровку, или на вальцовку для приготовления листов
и пластин, или же на шприцмашину для изготовления труб. В
том случае, когда масса подлежит хранению, ее укладывают в
барабаны или ящики и тщательно утрамбовывают.
При отсутствии мешателя асбовиниловую массу можно
приготовить, помещая на фанерный лист сначала отвешенное количество
асбеста, а затем в 2—3 приема добавляя лак этиноль. Однородность
массы достигают сначала тщательным перемешиванием веслом в
течение 1—1,5 часа, а затем раскатыванием по частям B—3 кг) в
пластины толщиной 2—3 мм. Такую переработку нужно
продолжать до тех пор, пока не перестанут обнажаться несмоченные
лаком волокна асбеста. Приготовленную массу укладывают в тару
и утрамбовывают или подносят к месту производства работы.
Асбовиниловая масса при хорошем уплотнении и хорошей
пропитке сверху лаком этиноль может храниться в таре до
6 месяцев.
Футеровка стальной аппаратуры.
Поверхность металла должна быть тщательно очищена от ржавчины и
загрязнений. Сырую асбовиниловую массу, приготовленную в
мешателе или ручным способом и содержащую до 20%
растворителя, наносят на подготовленную поверхность в два приема.
Первоначально наносят грунтовочный слой массы толщиной 1—2 мм,
а через 30—35 мин.— футеровочный слой толщиной 5—6 мм,
который сейчас же выравнивают. При большой поверхности
аппарата последовательное нанесение грунтовочного и футеровочного
слоев производят отдельными участками площадью~1 м%.
Асбовиниловую массу наносят металлическими шпателями.
Через 5—6 час. после нанесения футеровочного слоя
поверхность асбовиниловой массы необходимо тщательно утрамбовать
деревянным молотком и исправить все обнаруженные дефекты.
Футеровку асбовиниловой массой необходимо вести без
больших перерывов. При перерыве в работе более чем на 15—20 час.
необходимо несколько разрыхлять края ранее нанесенной
асбовиниловой массы и после этого тщательно соединить их с новым
слоем той же массы. При футеровке отдельными участками
необходимо следить, чтобы края асбовиниловой массы были ровными
и гладкими.
Для защиты штуцеров следует применять патрубки,
изготовленные заранее из асбовиниловой массы.
Отверждение асбовинила сопровождается испарением
растворителя и дальнейшей полимеризацией полимеров. Поэтому при
21 * 323
толстом слое футеровки процесс отверждения должен быть
продолжительным.
Практикой установлено, что при толщине футеровки 5—7 мм
лучшие результаты получаются при следующем режиме
отверждения: воздушная сушка 75—90 час. при 20—25° и последующая
сушка 10 суток при 40—50°. При срочных работах отверждение асбо-
виниловой массы (толщиной 5—7 мм) на стальной поверхности
можно вести,.повышая постепенно температуру по следующему
сокращенному режиму:
Воздушная сушка B0—25°) .
40—50°
50—60°
60—70°
70—80°
80—90°
90—100°
100—110°
110—120°
120—130°
Часы
55—75
5
5
5
4
4
4
3
3
3
Всего, не считая воздушной сушкн
36
Отверждение асбовиниловых труб ведут по тому же режиму.
После отверждения асбовиниловую футеровку и трубы
покрывают 1—2 раза лаком этиноль и производят сушку по режиму,
указанному для этого лака.
Механическая прочность асбовинила, как это видно из табл. 74,
в значительной степени зависит от температуры отверждения.
Механическая прочность асбовинила
Таблица 74
Температурный режим отверждения
Постепенное повышение температуры
до 110°
Дополнительный прогрев:
при 110—115°
при 115—120°
при 120—125°
Время
часы
24
2
2
2
Предел прочности, ка/см*
при
растяжении
115
•
138
185
212
при изгибе
149
235
260
355
324
Более плотную и надежную футеровку получают, когда
вместо одного футеровочного слоя толщиной 5—6 мм наносят два
слоя толщиной по 2—3 мм, В этом случае первый футеровочный
слой высушивают при комнатной температуре B0—25°) в течение
1—2 суток и после этого 8—9 час. при температуре 50—60°. После
сушки футеровку тщательно просматривают и обнаруженные
воздушные пузыри и отлипы от металла срубают, зачищают и зашпат-
левывают. Затем наносят второй футеровочный слой,
выдерживают его на воздухе 55—70 час. при 20—25° и сушат по 36-часовому
режиму. Затем футеровку покрывают 1—2 раза лаком этиноль
и производят сушку в соответствии с режимом, указанным для
этого лака.
Можно футеровать аппараты отвержденными асбовиниловыми
пластинами; в этом случае пластины приклеивают к стенке
аппаратуры асбовиниловой массой, причем ее растирают на пластине
до приобретения клейкости. Отвержденные пластины соединяют
между собой той же массой, которую наносят на кромки,
срезанные под углом в 45°. Футеровка пластинами должна
производиться в два слоя, причем второй слой наносят на первый после его
отверждения.
Из асбовиниловой массы можно изготовлять листы и трубы.
Процесс вальцевания и шприцевания производят при температуре
50—60°, в результате чего после этих операций в массе остается
5—6% растворителя.
В табл. 75 приводится характеристика труб из асбовиниловой
массы.
Таблица 75
Трубы из асбовиниловой массы
Размеры, мм
наружный
диаметр
50
73
100
136
внутренний
диаметр
33
50
75
100
толщина
стенок
8,5
11,5
12,5
18
Давление (в am),
при котором
разрывается
труба
18—20
15—17
9,5-10
10—11
Вес 1 ног. м
трубы
кг
1,6
3,3
5,47
10,6
Соединение труб между собой и присоединение их к
аппаратам производят такими же способами, как и в случае фаолитовых
труб.
По практическим и лабораторным данным, асбовинил после
отверждения стоек при 20° к следующим средам:* серной (до 65%)
* В скобках указывается концентрация среды; если нет указания, то
подразумевается любая концентрация.
325
азотной (до 10%), уксусной, муравьиной (до 20%), щавелевой
(до 20%), молочной, лимонной, борной, фталевой и виннокаменной
кислотам; морской воде, поваренной соли, хлористому кальцию,
уксусному ангидриду, гипохлориту (до 60 г активного хлора),
этиловому спирту, ацетону, хлорбензолу и ксилолу. Он также
стоек: к 30%-ной серной кислоте при 80° и к более слабой до 100°,
к 20%-ной соляной кислоте при 40° и к более слабой до 100°; к
сухому и влажному хлору при 90°; к едкому натру и кали при
20° (до 50%), при 80° (до 30%) и к более слабым растворам до 100°;
к жирным кислотам в присутствии 3%-ной серной кислоты и
контакта Петрова до 100°; к хлорорганическим веществам в
присутствии соляной кислоты до 80°; к кислым и щелочным электролитам
до 80°; к 72%-ному хлористому цинку до 100°.
Сырая асбовиниловая масса содержит до 20% хлорбензола или
ксилола, которые, выделяясь из массы при ее переработке,
вредно отражаются на здоровьи работающих. Поэтому помещения, в
которых производят приготовление, вальцевание и шприцевание
асбовиниловой массы, должны иметь вытяжную вентиляцию.
При футеровке аппаратов необходимо к месту работы
подводить свежий воздух. Кроме того, необходимо соблюдать
правила пожарной безопасности, так как несоблюдение их может
привести к загоранию асбовиниловой массы в футеруемом
аппарате.
По физико-механическим свойствам, химической
устойчивости и по технологическому процессу переработки асбовинил близок
к фаолиту. Асбовинил имеет некоторые преимущества перед фао-
литом. Он более устойчив к щелочам и обладает хорошей
адгезией к поверхности различных материалов.
10. ПРОЧИЕ ПОЛИМЕРИЗАЦИОННЫЕ СМОЛЫ
Выше были рассмотрены пластические массы, в той или иной
мере применяемые в качестве химически стойких материалов.
Существуют и другие пластические массы, применение которых для
той же цели ограничено вследствие недостаточной изученности
их химической стойкости, отсутствия их на рынке в виде
промышленной продукции, отсутствия разработанных и проверенных
методов их применения и высокой стоимости. По мере исключения
указанных причин многие из этих материалов смогут найти
значительное применение в качестве химически стойких материалов.
Сополимеры хлористого винила и
хлористого винилидена. Эти термопластичные смолы
известны в США под названием «саран». Большая химическая
стойкость сарана позволяет применять его как хороший защитный
материал. Практически на саран действуют только сильные
окислители и некоторые органические растворители (дихлорэтан,
серный эфир); серная кислота на него действует только при кон-
326
'о,
центрации выше 90%, азотная—при концентрации выше 65%,
он устойчив к соляной кислоте всех концентраций. Водопоглоще-
ние и проницаемость для паров воды у сарана ничтожны.
Средние показатели физико-механических свойств сарана:
Удельный вес, г/смв 1,6—1,75
Предел прочности, кг/см2:
при растяжении 400—4000
при изгибе 1000—1100
Удлинение при разрыве, % До 25
Теплостойкость, °С 70—95
Температура размягчения, °С 95—165
Водопоглощение (за 24 часа), % 0
Теплопроводность, кал/секшем °С 2,2-10~4
Теплоемкость, кал/г°С 0,316
Переработку сарана можно осуществлять различными
способами. Применяя шприцевание, из него можно готовить трубки,
стержни и ленты; путем прессования и литья под давлением из
него готовят различные детали аппаратуры и арматуру. Саран
применяют также в виде лака для защитных покрытий по металлу.
Саран можно перерабатывать в изделия путем штамповки,
вальцевания, а также сваривания и склеивания. После
формования саран может быть подвергнут вытяжке для ориентации
кристаллитов; при этом чем больше вытяжка, тем выше конечная
прочность материала при растяжении. Особенно большое
значение переработка сарана с вытяжкой получила в производстве
волокон для изготовления фильтровальных химически стойких
тканей, рыболовных сетей и т. п.
Поливинилацетат и его сополимеры.
Поли вини л ацетаты получают полимеризацией винилацетата
(сложный эфир винилового спирта и уксусной кислоты). Как и для всех
высокополимерных веществ, свойства поливини л ацетата в
значительной степени зависят от степени полимеризации.
Высокомолекулярные твердые полимеры винилацетата представляют собой
прозрачную смолу, похожую на стекло, допускающую
многократную термическую обработку.
В качестве пластической массы чистый поливинилацетат не
получил широкого применения вследствие его хладотекучести и
низкой теплостойкости. Большое промышленное значение
пластифицированный поливинилацетат получил в производстве
безосколочного стекла типа «триплекс». В смеси с другими веществами»
например с ацетилцеллюлозой, поливинилацетат применяют в
качестве прессовочных масс для приготовления предметов
широкого потребления.
Благодаря хорошей адгезии поливинилацетат применяется в
виде лака, а также как составная часть клеев, употребляемых
. 327
при склеивании кожи, тканей, для наклейки бумаги и волокна на
металл и т. п. Поливинилацетатныйлак(ТУ МХП 1376—50)
представляет собой раствор поливинилацетата в этиловом спирте или
этилацетате. Выпускаются лаки следующих марок: Э-10, Э-18,
и Э-25 (растворитель—этилацетат) вязкостью 8—25 сантипуазов;
лаки С-4, С-10, С-18 и С-25 (растворитель—спирт) вязкостью
2—30 сантипуазов.
Материалы, известные под фирменными названиями «винили-
тов», представляют собой сополимеры винилацетата с другими
мономерами, главным образом с хлористым винилом. Эти
сополимеры термопластичны; они обладают большей механической
прочностью и химической стойкостью, чем поливинилацетат, имеют
хорошие диэлектрические свойства и достаточную
влагостойкость.
Сравнительные свойства поливинилацетата и винилита,
полученного совместной полимеризацией хлористого винила и винил-
ацетата в отношении 15: 85, следующие:
Поливииил- _
ацетат Виннлнт
Удельный вес, г/см3 1,191 1,34
Предел прочности, кг!мм2:
при растяжении 5 10
при изгибе — 7—10
Температура размягчения, °С . . 38 130—160
Теплостойкость, °С — 75
Твердость, кг/мм2 — !5
Удельная ударная вязкость, кг см/см2 — 8—25
Удельное объемное электрическое
сопротивление, ом-см 10 2 10
Из винилитов методом прессования изготовляют различные
изделия, трубы, а также листы для футеровки химической
аппаратуры.
Аллиловые смолы. Аллиловые смолы являются
продуктами полимеризации диаллиловых эфиров ненасыщенных кар-
боновых кислот (фумаровой и малеиновой). В отличие от
большинства полимеризационных смол, аллиловые смолы
термореактивны и после отверждения более не плавятся. Они обладают
хорошими физико-механическими свойствами, теплостойкостью и
устойчивостью против действия минеральных кислот средних
концентраций, едких щелочей концентрацией не выше 10%,
растворов солей и некоторых органических растворителей.
Аллиловые смолы представляют собой прозрачные
стеклообразные продукты типа органического стекла. В связи с тем, что
аллиловые смолы при отверждении не выделяют никаких
побочных продуктов и обладают высокой адгезией к стеклу, их
применяют в качестве связующего вещества при изготовлении
стеклотекстолита; они могут также служить связующими веществами
для получения различных термореактивных пластмасс.
328
Поливинилбутираль (бутвар). Поливинилбути-
раль является продуктом полимеризации ацеталя, получаемого
при взаимодействии поливинилового спирта и масляного альдегида.
Вследствие высокой адгезии к различным материалам и
эластичности бутвар используют как составную часть для
приготовления клеев; его применяют также в качестве скрепляющего слоя
в стекле «триплекс» и бронестекле.
Из бутвара изготовляют листы толщиной 1,5—4,5 мм.
Длина листов не менее 700 мм и ширина 550 мм. Листы применяют в
качестве прокладки при производстве стекла «триплекс», а также
для футеровки химической аппаратуры. В качестве
приклеивающего состава может быть применен поливинилацетатный лак или
раствор бутвара в спирте.
Физико-механические свойства бутвара:
Предел прочности при растяжении, кг/см2. . 1300—1360
Водопоглощение (за 16 час. при 60°), % . . 3—5
Морозостойкость, °С до —40
Бутвар стоек к действию разбавленных минеральных кислот
и щелочей, а также к действию алифатических углеводородов;
н набухает в кето'нах, эфирах и в ароматических углеводородах;
дастворим в спирте.
Поливинилкарбазол. Поливинилкарбазол
'—СН2—СН—
C12H8N/n
является полимером винилкарбазола, получаемого из ацетилена
и карбазола.
Поливинилкарбазол—термопластичный материал. Он
размягчается при температуре 150°; обладает высокой
термостойкостью и начинает деформироваться под нагрузкой только в
интервале температур 100—150°. Поливинилкарбазол
нерастворим в эфирах, спиртах и алифатических углеводородах; стоек
к растворам минеральных кислот и щелочей невысоких
концентраций. Он хорошо смешивается с наполнителями (асбестом,
глиной, графитом и т. п.), что уменьшает его хрупкость
и расширяет возможности применения. Поливинилкарбазол
перерабатывают в изделия прессованием, шприцеванием и литьем под.
давлением; его применяют в электротехнике, для изготовления
деталей химической аппаратуры, а также в виде лаковых покрытий.
Пластические массы и лаки на основе
асфальто-пековых материалов
1. АСФАЛЬТО ПЕКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Классификация исходного сырья. В
настоящее время не существует общепризнанной номенклатуры и
классификации битумов, асфальтов, пеков и материалов, получае-
329
мых на их основе. С точки зрения антикоррозионной защиты
следует считать наиболее удачной следующую схему номенклатуры
асфальтов, битумов и пеков, предложенную проф. Н. В.
Трубниковым.
Группа А. Битумные, битуминозные материалы
состоящие из битумов и содержащие их:
1. Битумы—твердая или жидкая смесь углеводородов и их производных,
полностью растворимых в сероуглероде.
2. Асфальтовые битумы, обладающие высокими вяжущими свойствами при
значительном содержании летучих веществ. По происхождению различи от:
а) природные асфальтовые битумы, встречающиеся в чистом виде в природе
или извлекаемые из асфальтовых горных пород;
б) нефтяные асфальтовые битумы, получаемые как остаток при перегонке
нефтей с паром, обработке нагретым воздухом или при ином способе сгущеиия
и полимеризации,
3. Асфальты—природная или искусственная смесь асфальтового битума с
тонкодиспеосным менеральным веществом.
4. Асфальтиты—природные высокоплавкие битумы, иногда содержащие
некоторое количество нерастворимого в сероуглероде органического остатка,
5. Асфальтовые породы—известняки, доломиты, песчаники, пески и другие
горные породы, содержащие асфальтовые битумы или асфальтиты.
6. Нефть.
7. Остатки от перегонки нефти:
а) мазут (нефтяные остатки)—продукт, получаемый после отгонки из нефти
всех летучих фракций, включая осветительные дестиллаты;
б) нефтяной гудрон—остатки, получаемые при отгонке из мазута масляных
фракций;
в) кислотный гудрон (кислый гудрон)—остатки, получаемые при очистке
нефтяных продуктов сериой кислотой.
Группа Б. Дегтевые материалы, получаемые при
сухой перегонке органических веществ:
1. Деготь—вязкий, жидкий продукт деструктивной перегонки различных видов
ископаемого топлива (угля, горючих сланцев, торфа), нефтяных продуктов, а
также древесины различных пород.
2. Пеки—остатки, получаемые после отгонки из дегтей масляных фракций.
Асфальтовые битумы
Асфальтовые битумы, природные и нефтяные, представляют
собой сложную смесь большого числа различных углеводородов
и их кислородных, сернистых и азотистых производных.
Химический состав битумов настолько сложен, что установление его до
настоящего времени ограничивается только выявлением
отдельных групп соединений, имеющих более или менее одинаковые
свойства.
Наибольшим признанием пользуется разделение асфальтовых
битумов на следующие группы.
1. Маслянистые компоненты—вязкие минеральные масла с
удельным весом ниже единицы; хорошо растворяются в бензине
и ароматических углеводородах,
330
2. Нейтральные смолы—полутвердые или твердые вещества с
температурой размягчения ниже 100°; легко растворяются в
указанных выше растворителях; легко адсорбируются силикагелем,
обратное же извлечение их бензином из силикагеля
невозможно.
3. Асфальтены—твердые неплавкие вещества; при нагревании
выше 300° разлагаются с выделением газа и кокса; легко
растворяются в ароматических углеводородах, но нерастворимы в пет-
ролейном эфире.
4. Карбены и карбоиды—продукты конденсации асфальтенов.
Карбены нерастворимы в четыреххлористом углероде, но
растворимы в сероуглероде. Карбоиды нерастворимы полностью ни в
одном из указанных растворителей, частично растворимы в
пиридине.
Разделение на эти четыре группы основывается на
различном отношении материалов каждой группы к тем или иным
растворителям.
Природные асфальтовые битумы, ас-
фа л ь т ы и асфальтиты. Асфальтовые битумы без
минеральных примесей или с незначительным количеством их
встречаются в природе сравнительно редко. Обычно они
сопровождаются песчаниками, известняками и другими породами, из
которых асфальтовые битумы получают вываркой в котле с водой
(или с водой и минеральными маслами) или же экстракцией
различными растворителями.
В СССР известны следующие месторождения асфальтовых
битумов, асфальтов и асфальтитов.
1. Шугуровское и Сугушлинское
месторождения битуминозных песчаников, содержащих 6—15% асфальтов.
Асфальты эти сравнительно низкоплавки. Для повышения
температуры размягчения до 90—100° асфальт обрабатывают серной
кислотой.
2. Бахиловское месторождение битуминозных
песчаников, содержащих до 18—20% низкоплавкого асфальта,
извлекаемого вываркой. В той же местности имеются залежи пород,
содержащих 6—20% высокоплавкого асфальтита (близок по
составу к гильсониту), известного под названием «гарь».
Экстрагированный асфальтит имеет температуру размягчения
90—147°.
3. Печорское месторождение асфальтитов черного
цвета с содержанием 33% золы; при обогащении количество
золы снижается до 1—15%. Температура размягчения асфальтита
по ртутному методу 108—120°.
4. Оренбургское месторождение асфальтитов.
Элементарный состав этих асфальтитов близок к гильсониту и
сирийскому асфальтиту. Удельный вес их колеблется в пределах 1,05—
1,158 г/см3. Оренбургские асфальтиты почти полностью
растворяются в бензоле. Температура размягчения по ртутному методу колеб-
331
лется в пределах 144—190°; она понижается по мере увеличения
глубины залегания асфальтитов. Эти асфальтиты проверены на
ряде заводов как основной материал для приготовления
асфальтовых лаков.
5. Каировское месторождение асфальтитов. Сплав каи-
ровского асфальтита с шугуровским асфальтом является хорошим
сырьем для лаков.
6. Сызранская группа месторождений — доломитовые
известняки с содержанием 2—18% высокоплавкого асфальтита.
Сызранские известняки обычно измельчаются в порошок и
применяются в качестве асфальтового сырья для дорожных работ.
Кроме того, в Грузинской ССР имеются залежи почти чистого
асфальта, содержащего 9,5% минеральных примесей, и твердого
битума с содержанием 5% минеральных примесей. На Аральском
море асфальт иногда всплывает на поверхность. На острове
Сахалине имеется асфальтовое озеро.
Нефтяные битумы. Сырьем для получения нефтяных
битумов является гудрон, получаемый в свою очередь из нефти
после отгонки из нее сначала легких фракций, а затем
соляровых масел. Характеристики битумов торговых марок по ГОСТ
1544—46 приведены в табл. 76. Удельный вес'нефтяных битумов
всех марок близок к единице.
Если гудрон пол-учен из нефти, содержащей достаточное
количество асфальтовых веществ, то после отгонки из него тяжелых
минеральных масел получаются так называемые остаточные
нефтяные битумы всех пяти торговых марок.
Из гудрона, содержащего небольшое количество асфальтовых
веществ, удается получить остаточные нефтяные битумы только
первых двух торговых марок; остальные же три марки можно
получить путем продувки воздуха через такой гудрон,
нагретый до 230—250°. Нефтяные битумы, полученные в результате
продувки воздуха через гудрон, называются продутыми
(окисленными) битумами.
При продувке воздухом происходят процессы
дегидрогенизации, окисления и полимеризации. Одновременно с продуванием
воздуха отгоняют органические летучие вещества и воду, которые
образовались в результате окисления углеводородов.
В зависимости от интенсивности и продолжительности
продувки получаются битумы различных марок. Продувка воздухом
гудрона осуществляется в вертикальных или горизонтальных котлах
с огневым обогревом. На дне котла располагают трубы с
обращенными вниз отверстиями, через которые в нагретый до 230° гудрон
поступает воздух. Для удаления выделяющихся из котла газов
и паров котел снабжен отводящей трубой.
Остаточные и окисленные битумы даже при одинаковой
температуре размягчения обладают различными свойствами. Дуктиль-
ность продутого битума меньше, чем остаточного, но с понижением
температуры последний становится более хрупким. Пенетрация
332
Таблица 76
Нефтяные битумы
Марки битумов*
Пенетрация при 25° (нагрузка 100 г в
течение 5 сек.)
Дуктильность (растяжимость) при 25°
не ниже, см
Температура размягчения по методу
«кольцо и шар» не ниже, °С
Растворимость в сероуглероде, трихлор-
этилене н др. не менее, % . . ,
Потеря в'весе при 163° (за 5 час.) не
более, % .
Пенетрация остатка после определения
потери в весе
Температура вспышки по Бренкену не
ниже, °С
Зола не более, % . .
121—200
100
30
99
200
71 — 120
50
40
99
41—60
40
50
99
iV
21—40
3
70
99
1
V
5—20
1
90
99
1
Рубракс
марки А
125—135**
Специальный битум***
марки В
марки Г
5
100—125
98 99,5
0,2
125—135
99,5
Не менее 60% от первоначального значения
200
200
230
230
0,8
260
0,5
260
0,5
со
СО
• В практике марки битумов обычно обозначают номерами: № 1, № 2, № 3, № 4 и № 5.
** Для рубракса марки Б температура размягчения должна быть не ниже 135—150°. Рубракс должен иметь нейтральную пли
щелочную реакцию (ГОСТ 781—41).
••• По ГОСТ 3308—47.
у остаточных битумов значительно ниже, чем у продутых. Кроме
того, продутые битумы лучше сопротивляются воздействию
кислорода воздуха, солнечного света и т. п. В связи с этим различием
продутые битумы более пригодны для антикоррозионной защиты,
гидроизоляции и ряда других технических целей, чем остаточные
битумы.
При сернокислотной очистке продуктов перегонки нефти
после их промывки раствором щелочи и водой получают кислые
гудроны. Кислые гудроны содержат продукты сульфирования,
окисления и полимеризации, а также минеральные масла.
Кислые гудроны после промывки водой или нейтрализации
щелочью с последующей обработкой паром могут быть
переработаны в нефтяные битумы. Однако, даже после такой переработки
эти битумы содержат растворимые в воде вещества, что
ограничивает их применение в качестве антикоррозионных материалов.
Кислые нефтяные остатки, переработанные по методу Петрова
и Шмидта в нефтяные асфальты, пригодны для получения
химически стойких пластмасс.
Пеки
В зависимости оттого, из какого дегтя получен пек, различают
каменноугольный, древесный (лиственный и хвойный), буроуголь-
ный, сланцевый и другие пеки. В виде остатков при перегонке с
паром стеариновой, пальмитиновой и других жирных кислот
получаются жировые пеки.
Наибольшее применение имеют каменноугольные пеки.
Характеристики торговых марок каменноугольных пеков
приведены в табл. 77 (ОСТ НКТП 3257).
Таблица 77
Каменноугольные пеки
Показатели
Температура
размягчения, °С
Содержание летучих
веществ, % . . . ,
Зола не более, % . .
Содержание свободного
углерода, % . . .
Отгон при 340°, % . .
Удельный вес, г/см3 . .
Пек средний
А
(экспортный)
65—70
60—75
1
Не
нормируется
Б
65—75
55—75
1
Не более 25
Не
нормируется
В
65—75
55—75
1
Не
нормируется
Пек
мягкий
40—50
Не
нормируется
0,3
Не более 20
» » 10
1,25
Примечание,
более I %.
Содержание воды в мягком пеке должно быть
334
Искусственные асфальто-пековые материалы
Битумы и материалы на их основе стойки при температуре до
30° к растворам кислот следующих концентраций (в %):
Серная До 55
Азотная » 10
Соляная » 30
Фосфорная » 30
Уксусная » 10
Сернистая Любая
Они стойки к растворам щелочей до 20% и к растворам
хлоридов и сульфатов любых концентраций; хорошо противостоят
органическим кислотам, если только последние не действуют как
сильные растворители. Сильные окислители: хромовая, азотная,
концентрированная серная кислота и др. разрушают битумные
материалы. По отношению к органическим растворителям:
бензину, бензолу, трихлорэтану, керосину, толуолу, сероуглероду,,
дихлорэтану и т. п., битумные материалы неустойчивы; однако
каменноугольный пек плохо растворяется в нефти и нефтяных
дести ллатах.
Широкому применению битумных материалов в качестве
защитных покрытий препятствует текучесть этих материалов при
повышении температуры и давления; поэтому в антикоррозионной
практике битумные материалы используются лишь в сочетаний
с другими материалами. В таких конструкциях битумные
материалы защищены различными силикатными футеровками,
описанными на стр. 353, от действия высокой температуры и
непосредственного воздействия среды.
Битумы и пеки для технических целей обычно применяют в
смеси с другими материалами. Смешивание отдельных
компонентов можно осуществлять: 1) растворением компонентов; 2)
сплавлением; 3) получением эмульсий и суспензий; 4) смешиванием
твердых компонентов с битумами ^или пеками в расплавленном
состоянии или с их растворами.
Растворение битумов и пеков применяют главным образом
при производстве лаков.
Для получения однородной смеси при сплавлении битумных
компонентов величины их поверхностного натяжения должны быть
близкими; поэтому, например, каменноугольные пеки хорошо
сплавляются друг с другом, но сплавы их с битумами, асфальтами
и асфальтитами большей частью непостоянны и непрочны.
Нефтяные битумы хорошо сплавляются с природными асфальтами,.
асфальтитами и пеками жирных кислот. При сплавлении сначала
надо расплавить более легкоплавкий компонент, который в этом
случае будет служить растворителем для более высокоплавкого
компонента.
335,
Сплавление иногда совмещают с процессом так называемого
облагораживания смесей. Облагораживание заключается в
продувании воздуха через расплавленную смесь и сопровождается теми
же процессами, которые происходят при получении продутых
битумов.
Битумные эмульсии получают, расплавляя битум и смешивая
его в мешалках, гомогенизаторах или коллоидных мельницах с
нагретой водой. При перемешивании добавляют в качестве
эмульгаторов и стабилизаторов различные органические и
неорганические вещества, которые окружают мельчайшие капельки битума
пленкой, препятствующей их слипанию. Вполне устойчивые
эмульсии, которые сохраняются месяцами, получают из следующих
компонентов:
а) 50—60% битума; 50—40% воды, в которой содержится
0,5—0,75% олеиновой кислоты и 0,14% щелочи;
б) 60% битума и 40% воды, в которой содержится 0,75%
контакта Петрова и 0,37% щелочи.
Для получения суспензий твердый битум, пек или смесь
их измельчают предварительно на дезинтеграторах или
бегунах, а затем в шаровых мельницах, где к ним добавляют
воду и в качестве стабилизатора кизельгур, глину, пемзу и т. п.
Полученную суспензию после соответствующей переработки
применяют для изготовления изделий способом прессования.
Смешивание расплавленных битумов и пеков с твердыми
веществами (наполнителями) производят в горизонтальных
смесителях, снабженных паровой рубашкой. Загруженную в смеситель
битумную или пековую массу расплавляют; когда температура
достигнет 150—160°, в расплавленную массу добавляют
наполнители. Если объем работ небольшой или если массу изготовляют
только периодически, то процесс смешивания часто
осуществляют в асфальтоварочных котлах, перемешивая массу вручную.
Смешивание растворов битумов и пеков с другими
компонентами обычно производят в мешалках, а иногда в шаровых
мельницах.
Материалы на основе битумов и пеков применяют для
антикоррозионных целей в виде лаков, различных композиций и в виде
рулонных материалов.
2. АСФАЛЬТО-ПЕКОВЫЕ ЛАКИ
Асфальто-пековые лаки представляют собой коллоидные
растворы естественных или искусственных асфальтообразных веществ
в растворителях с добавлением высыхающих масел (олифа и др.)
или без них.
При высыхании асфальто-пековых лаков, содержащих масла,
происходит не только физический процесс—удаление летучих
компонентов, но протекают и химические реакции,
сопровождающиеся превращением масла в твердую пленку. Высыхание ла-
336
ков значительно ускоряется в присутствии сиккативов, которые
способствуют окислению высыхающих масел. В качестве
сиккативов добавляют глет, сурик, перекись марганца й другие вещества
в количестве 0,5—4,0% от веса масла.
Рабочая вязкость асфальто-пековых лаков, применяемых для
антикоррозионных покрытий, при нанесении кистью должна
равняться 8—12 сек. по воронке НИИЛК, а при нанесении с помощью
краскораспылителей не должна превышать 5—8 сек.
П р а й м е р. Праймером называется раствор нефтяного
битума № 4 в бензине. Применение бензола, как правило, не
рекомендуется; он может использоваться в качестве растворителя
только в смеси с бензином. Для приготовления праймера разбитый
в мелкие куски A—2 см) или же расплавленный, а затем
охлажденный до 45—50° битум растворяют в закрытом сосуде при
периодическом перемешивании. Для нанесения первого слоя лака
приготовляют раствор с отношением битума к бензину 1:3, а для
второго слоя—с отношением 1:1.
При приготовлении праймера должны строго соблюдаться все
правила пожарной охраны.
Каменноугольный лак, или кузбасслак,
(ГОСТ 1709—43) представляет собой раствор каменноугольного
пека в ароматических соединениях. Кузбасслак, разбавленный до
рабочей вязкости бензолом, сольвент-нафтой, ксилолом и т. п.,
применяют для защиты металла и дерева. Его применяют также
в смеси с перхлорвиниловым лаком в отношении 1:1. В последнем
случае для разбавления лака применяют растворитель Р-4.
Кузбасслак сорта А высыхает при 18—20° через 24 часа, а сорта Б—
через 32 часа.
Л а к № 67 (ГОСТ 312—43 с изменением ВКС Mb 637 от 27/VIH
1946 г.) представляет собой раствор нефтяного битума в смеси
летучих растворителей с добавкой твердого нефтяного пека или
асфальтов или без добавок. Лак № 67 разбавляют до рабочей
вязкости теми же растворителями, на которых он приготовлен.
Этот лак рекомендуется применять для окраски металлических
конструкций. Время полного высыхания лака 2 часа.
Лак № 411 кислотостойкий (ГОСТ 1347—41)—
раствор асфальта или битума или их смеси с растительным
маслом в скипидаре, лаковом керосине, сольвент-нафте и др. Для
окраски внешних поверхностей аппаратуры, армат>ры,
металлических конструкций, аккумуляторов и трубопроводов лак
№ 411 рекомендуется применять в смеси с алюминиевой пудрой
(80—85% лака, 15—20% пудры). Наносится в два слоя.
Продолжительность полного высыхания 48 час. при 18—20°.
Л а к № 177 (ГОСТ 5631—51) представляет собой раствор
сплава битума с высыхающим маслом в смеси летучих
органических растворителей и с добавкой сиккатива.
При добавлении к лаку алюминиевой пудры получают краску
АЛ-177. Перед введением пудры лак разбавляют сольвент-наф-
22 поляков 337
той, ксилольнои фракцией, лаковым керосином и т. п. до вязкости
6—7 сек. по воронке НИИЛК при работе с краскораспылителем
и до вязкости 8—12 сек. при окраске кистью. В первом случае в
лак вводят 15—20% алюминиевой пудры, во втором 20—25%.
Краска применяется для защиты от слабокислых агрессивных
газовых сред внешних поверхностей аппаратуры, арматуры,
трубопроводов. Она высыхает при 18—20° в течение 16—18 час, и при
110° в течение 30 мин.
Л а к № 42 масляный (ТУ НКХП 687—41)—рас-
твор асфальтитов, битумов и препарированных растительных
масел в летучем растворителе с добавкой сиккатива. Лак
разбавляют до рабочей вязкости лаковым керосином, бензолом,
скипидаром, ксилольнои фракцией и т. п. Поверхность, покрытую
лаком, сушат 2 часа при 120°. Лак рекомендуется применять для
окрашивания наружной поверхности кранов, соединительных муфт
аппаратов и других металлических изделий.
Известно много составов лаков этого типа. Один из них
следующий (в вес. ч.):
Асфальтит 41,4
Канифоль 9,2
Льняное масло 74,5
Сиккатив (свинцовый или марганцовой) 4,4
Растворитель (скипидар)—до рабочей вязкости 64—72 сек.
Лак черный 4-2 (ГОСТ 2347—43) представляет собой
продукт, состоящий из природных асфальтов или
нефтяного битума, сиккатива, летучих растворителей и раствора
канифоли в высыхающем растительном масле. Лак разбавляют
до рабочей вязкости и применяют для тех же целей, что и лак
№42. Лак наносят любым методом по грунту 4-1 (см. ниже).
Поверхность, покрытая лаком, высыхает при 200° в течение 50 мин.;
при более низких температурах (но не ниже 100°) срок сушки
значительно увеличивается.
Эмаль черная 4-1 (ГОСТ 2346—43) применяется а
качестве грунта под лак 4-2. Эмаль разбавляют до рабочей
вязкости лаковым керосином и скипидаром и наносят любым
способом. Поверхность, покрытая эмалью, высыхает так же, как и
лак 4-2.
Лак 102/19 (ТУ МХП 1602—47). Состав и свойства лака
примерно такие же, как и лака 4-2. Лак предназначается для
окончательной отделки цилиндров двигателей и электромоторов
по черной матовой грунтовке 101/19 (ТУ МХП 1537—47).
Нанесение лаковых покрытий
Поверхность, на которую наносится лак, очищают
механическими или химическими способами, как описано на стр. 209-
338
После очистки поверхность обезжиривают
растворителями—скипидаром, бензином, лаковым керосином и др., а затем протирают
насухо ветошью.
Лаки поступают от заводов-изготовителей чаще всего в
готовом к употреблению виде. В случае загустевания их необходимо
разбавить соответствующими растворителями до рабочей вяз-
кост и.
В качестве растворителей (разбавителей) применяются соль-
вент-нафта (ГОСТ 1928—42), лаковый керосин (ГОСТ 3134—46),
ксилол или ксилольная фракция. Вязкость рабочих составов
следует подбирать в соответствии с ТУ для каждого лака; если
же такого указания в ТУ нет, то вязкость по вискозиметру
НИИ Л К должна быть 8—12 сек. для нанесения кистью, 5—8 сек.
при методе распыления и 3—4 сек. при методе погружения. Для
получения прочного антикоррозионного покрытия лак следует
наносить по грунту.
От грунта требуется, чтобы он обладал высокой адгезией к
металлу и в то же время имел хорошее сцепление с последующим
лаковым слоем. Высококачественным грунтом является смесь,
содержащая 25—30% сухого свинцового сурика (ГОСТ 1787—42),
65—55% натуральной олифы и 10—15% скипидара; на такой грунт
можно наносить любое покрытие. В качестве грунта можно
также применять смесь, состоящую из 60—65% железного
густотертого сурика (ОСТ 18623—39), 30% олифы и 5—8% скипидара.
Нередко в качестве грунта применяют праймер или любой
битумный лак, разбавленный растворителем до рабочей вязкости.
Число наносимых покровных слоев зависит от условий службы
покрытия и доходит до четырех и более.
Лаки № 411 или № 177 смешивают с алюминиевой пудрой
непосредственно перед употреблением, чтобы покрытие получалось
более блестящим.
Режим сушки каждого слоя зависит от природы
лакокрасочного материала и проводится в соответствии с указаниями для
каждого лака.
Способы получения лаков
Способы получения лаков зависят от их состава. Например,
при приготовлении лака типа № 42 асфальтит, канифоль и 0,5—
1,3 вес. ч. льняного масла загружают в котел и сплавляют,
повышая медленно температуру до 200—220°. После этого
прибавляют остальное количество предварительно подогретого масла и
выдерживают смесь 1 час при 250—260° и еще 1 час при 280°.
Через 4,5—6 час. от начала варки прибавляют сиккатив. После
растворения сиккатива температуру снижают до 160°, прибавляют
скипидар и выдерживают при температуре 130—140° в течение
2 час.
22* 339
3. АСФАЛЬТО-ПЕКОЕЫЕ КОМПОЗИЦИИ
Для улучшения некоторых свойств (температуры
размягчения, прочности и т. п.) нефтяных битумов и пеков их смешивают
с различными наполнителями. На диаграммах (рис. 127)
показано, как меняются свойства нефтяных битумов в зависимости от
природы и количества различных наполнителей. Наиболее
заметно сказывается влияние таких наполнителей, как асбест и каолин.
200
% 120
Щто
| 80
I 60
40
•
J
/
/
/^
г/
/
'0 @ 20 30 40 50 60
о/о наполнителя
УМ
I
5
I'
4
/
3-
/t
У/
/
/
/
>
/
/
'У
/
ч
/
/
J
HO
WO
90
| 00
% 70
I 60
40
30
20
/О
N
\
3
\
\
\
\
<
ч\
\
ff Ш 20 30 40 50 68
% наполнителя
О /О 20 30 40 50 60
Рис. 127. Изменение свойств
нефтяных битумов в
зависимости от природы и ко-
личества различных
наполнителей:
1—силикатный цемент;
2—дисперсный кремнезем; з—микро-
асбест; 4—каолин.
В практике нанесеция антикоррозионных покрытий широко
применяются битумно-пековые композиции, известные под
названием битумных мастик (биту ми ноли). Свойства таких
композиций во многом определяются кислотоупорностью
наполнителей; в качестве наполнителей обычно применяют те же
340
порошкообразные материалы, которые применяются для
приготовления кислотоупорных цементов.
Битумные мастики (битуминоли) применяют для защиты
металлических, бетонных, железобетонных и деревянных
аппаратов в виде самостоятельного покрытия или в качестве вяжущего
раствора при футеровке аппаратов различными кислотоупорными
штучными материалами. Их широко применяют также для
защиты от коррозии полов, перекрытий, фундаментов,
канализационных устройств и других строительных конструкций в химических
производствах. Для уплотнения муфтовых труб в производстве
соляной кислоты, разбавленной серной кислоты и в
канализационных устройствах битумные композиции являются одним из
лучших материалов.
Аппарат, подлежащий футеровке с применением битуминоля,
должен отвечать всем тем требованиям (в отношении
конструкции и подготовки поверхности), о которых говорилось при
описании футеровки на кислотоупорных цементах.
Химически стойкие битумные мастики приготовляют в
обыкновенных чугунных или железных котлах соответствующей
емкости, вмазанных в простейший очаг с огневым обогревом.
Разбитый в куски битум или пек загружают в котел до половины его
высоты. Массу подогревают до 200—230°, пока она не станет
вполне жидкой и подвижной. Затем загружают хорошо просушенные
и подогретые до 70—80° измельченные наполнители: кварцевый
песок, андезит, асбест и т. п. Наполнители загружают
отдельными порциями, все время перемешивая массу. Варка
продолжается обычно 3—4 часа. После введения последней порции
наполнителя необходим по крайней мере 1 час варки для того, чтобы
наполнитель хорошо смешался с битумом. В конце варки
температуру поднимают до 190—210°. Чтобы убедиться в
однородности массы, берут пробу, а когда она остынет, разламывают
застывший кусок и рассматривают поверхность излома
невооруженным глазом или при помощи лупы. Следует избегать
комкования наполнителей и перегрева массы. Такой перегрев может
быть общим, когда вся масса разогревается свыше 230—250°, и
местным, когда вследствие плохого перемешивания или
неравномерного нагрева масса «пригорает» ко дну или стенкам котла.
Перегрев недопустим потому, что при высоких температурах битум
подвергается деструктивному разложению,
сопровождающемуся газовыделением и образованием кокса, что вредно отражается
на свойствах мастики. Когда варка закончена, горячую мастику
разливают в бочки или формы или же выдают
непосредственно на производство футеровочных работ. При значительных
масштабах производства применяют механические мешалки,
специально оборудованные котлы, сушилки для наполнителей и т. д.
В производственных условиях испытаны различные битумные
мастики, физико-механические свойства которых приведены в
табл. 78.
341
Таблица 78
Битумные мастики (битуминоли)
Марка
P-1
Р-2
P-3
К-1
К-2
Н-1
Н-2
Н5К-1
Н5К-4
Рубракс
Битум № 5
Содержание компонентен
рубракс
100
100
100
—
—
—
—
—
—
100
—
битум №5
—
—
—
—
100
100
100
100
—
100
каменноугольный
пек
—
—
100
100
—
—
—
—
—
—
кислотоупорный
наполнитель • ¦
100
80
60
200
150
100
80
—
—
—
—.
*, вес
каолин
—
—
—
—
100
45
—
—
. ч.
асбест
5
5
5
5
5
5
5
10
—
—
.—
Удельный
вес
1,475
1,441
1,350
1,891
1,543
1,450
1,408
1,460
1,197
1,052
0,970
III
158
148
147
120
ПО
113 ,
1С8
137
НО
135
108
Пене-
трация
as,
В СМ
5
8
10
0
0
10
10
4
9
7
14
а©
Сю
15
20
21
1
3
33
31
24
28
24
52
Дуктиль-
ность
(растяжимость), см
при
25°
0
0
0
0
0
1
2
0
1,5
0
2,5
при
50°
1
1,5
1,5
0
0
3
3,5
5
2,5
0
Предел прочности
кг см?
при
растяжении
при
25°
26,1
26,1
22,5
27,6
32,9
25,5
26,5
33
26,7
—
—
при
50°
16,6
16,2
12,9
52,2
37,3
—
—
—
—
—
при
сжатии
—
—
97
75
—
—
—
—
-—
—
при
изгибе
59
—
—
170
—
—
37
—
—
—
—•
Водопогло-
щение, %
после
72 час.
0,0049
—
—
0,0002
0,0035
—
0,0074
0,0058
0,0007
после
744
час.
0,020
—
—
0,002
0,0148
—
0,0246
0,0275
0,0065
Усадка ••
темпе ра-
тура
нагрева
210°
200°
190°
170°
170°
170°
170°
-—
170°
О
О
1,6
1,0
4,7
1,8
2,4
4,1
5,7
3,4
¦ Люберецкий песок или другой кислотоупорный наполнитель. Степень измельчения такая же, как и для к-цемента,
** Усадка—выраженное в % отношение разности между объемом (V,) мастики, нагретой до указанней в таблице температуры, и
объемом (V<t) мастики, охлажденной до 75°, к объему (Vi) нагретой мастики. Усадка равна *~- 2,, 100.
Определение предела прочности при сжатии, химической
стойкости, усадки, адгезии, «стекаемости»*, термической
деформации и морозостойкости битумных мастик производят по
ОСТ 23065—40.
Для приготовления из асфальто-пековых композиций
прессованных изделий (аккумуляторные баки, штуцеры, небольшие
сосуды и т. п.) битумы и пеки с целью повышения их теплостойкости,
еще до смешения с остальными компонентами, подвергают
«облагораживанию». Облагораживание производят в закрытых
стальных котлах, снабженных топкой, шлемовой трубой, барботером,
штуцером для выпуска готового материала, краном для взятия проб
и т. п.
После того как путем отбора пробы будет установлено, что
продукт имеет заданную температуру размягчения (обычно 110—
125°), его спускают в герметически закрывающиеся
металлические ящики. После остывания продукт дробят и для получения
различных композиций смешивают с волокнистыми и сыпучими
наполнителями.
В зависимости от назначения изделий, в качестве
волокнистых наполнителей могут применяться хлопчатобумажные и
шерстяные очесы, волокнистый асбест, стеклянная и шлаковая
вата.
Для изготовления аккумуляторных баков применяют
хлопковые очесы. Если от материала изделия требуется повышенная
химическая стойкость и высокая теплостойкость, то следует
применять антофиллит- или крокидолит-асбесты.
В качестве сыпучего материала наиболее часто применяют
кизельгур, который частично или полностью может быть заменен
трепелом, маршалитом, инфузорной землей и т. п.
Смешивание производят в аппаратах, описанных на стр. 341.
Сначала расплавляют асфальто-пековую массу, после чего при
температуре 150° в массу загружают небольшими порциями
волокнистый наполнитель. После полного пропитывания волокнистого
наполнителя асфальто-пековой массой, загружают требуемое
количество сыпучего наполнителя и вновь перемешивают ~1,5
часа. При волокнистом наполнителе—асбесте—температура
нагрева массы может быть повышена до 165—170°.
Перемешанная композиция поступает на холодные вальцы,
откуда ее в виде листов толщиной 10—15 мм направляют для
переработки в изделия.
Соотношение между асфальто-пековой массой и наполнителями
зависит от назначения изделий, для которьис предназначается
композиция. В композициях для аккумуляторных баков
содержание асфальто-битумной массы равно~60%, очесов ~10%,
кизельгура ~30%.
* Способность материала при повышенной температуре стекать с
вертикальной или наклонной плоскости под влиянием собственного веса.
343
Асфальто-пековая масса состоит из 50 вес. ч. каменноугольного
(высокоплавкого) пека с температурой размягчения 75—85° по
ртутному методу (ТУ Главкокса 4-48) и 10 вес. ч. сплава,
состоящего из равных частей шугуровского битума и садкинского
асфальта. В качестве асфальто-пековой массы применяют также
тройной сплав (ТУ Главхимпласта 11—47), получаемый
непосредственным сплавлением каменноугольного пека с шугуровским
битумом и садкинским асфальтом.
Асфальто-пековая композиция, приготовленная из указанных
масс, кизельгура и хлопковых очесов, согласно ТУ МХП26—45
должна отвечать следующим требованиям:
Теплостойкость не ниже, °С 42
Предел прочности не менее, кг/см2
при изгибе 170
при растяжении 85
Удельная ударная вязкость, кг см/см2 2
Кислотостойкость (привес образцов после
обработки их серной кислотой уд. веса 1,32 в
течение 48 час. при 65°) не более, % 1,8
Для изготовления композиций холодным (суспензионным)
методом сначала приготовляют суспензию из асфальто-пековой массы
и сыпучего наполнителя способом, описанным на стр. 336
(соотношение воды к массе 3:2), Полученная суспензия поступает в
горизонтальный смеситель, куда загружают и волокнистый
наполнитель. После смешения массу сушат в полочной сушилке при
100—120° до содержания в ней 1,5% влаги. Высушенную массу
подают на горячие вальцы и в виде листов требуемой толщины
направляют на переработку в изделия.
Теплостойкие битумные массы
Основным недостатком всех битумно-пековых материалов
является их невысокая теплостойкость. У описанных композиций
она выше, чем у исходных битумов, но все же часто является
недостаточной для практического применения в условиях, где
температура выше 60—70°. Установлено, что если в битум ввести фэноло-
альдегидную новолачную смолу или просто фенол, а затем
уротропин, то получается масса, теплостойкость которой значительно
выше, чем исходных битумов. Смешивание компонентов
производится в следующих соотношениях (в вес. ч.):
I Л
Битум № 5 . . . • 100 Битум Л>> 3 или № 4 . 100
Фенол 10 Фенол 14
Уротропин .... 1,5 Уротропин .... 4
344
Сначала расплавляют битум и нагревают его до 200 , затем
несколько охлаждают и при 140—150° добавляют расплавленный
фенол при частом перемешивании. В последнюю очередь вводят
уротропин в виде порошка. После этого массу вновь нагревают.
При температуре 130° происходит вспенивание, которое
продолжается 45—60 мин. При температуре 18Э° вспенивание вновь
возобновляется, однако в меньшей степени, и продолжается
50—60 мин. Температуру доводят до 250° и массу выдерживают
при этой температуре в течение 30 мин. После этого процесс
варки можно считать законченным.
Температура размягчения готовой битумной массы (по методу
«кольцо и шар») зависит от температуры размягчения
исходного битума:
Температура размягчения Температура размягчения
Битум битума битумнсй массы
°С °С
№ 3 50 110—120
№ 4 70 125—130
№ 5 90 145-155
Возможность применения битумно-пековых материалов для
защиты от агрессивных сред определяется не только температурой
размягчения этих материалов. Весьма важную роль в
эксплуатационных условиях играет «стекаемость» битумов и пеков
(см. стр. 345). У битума № 3 стекаемость наступает уже при 15—20°,
у битума №5—при 50—60°. Для сплавов битумов с фэнолом и
уротропином стекаемость наступает при более высокой температуре:
в случае битума № ^ при 80°, в случае битума № 5 при 120°.
При воздействии на битум № 5 60%-ной серной кислоты,
нагретой до 60°, наблюдается его разрушение, выражающееся в
окрашивании раствора, увеличении веса и потускнении поверхности
битума. При воздействии же кислоты той же концентрации при
той же температуре на модифицированные битумы эти явления
наблюдаются в значительно меньшей мере.
Модифицированные битумы можно вальцевать в листы, а
также вводить в них сыпучие волокнистые наполнители способами,
описанными на стр. 341.
Продорит, битумобетон, пекобетон
Смешением расплавленных битумов и пеков с различными
инертными наполнителями определенного гранулометрического
состава получают материалы, известные под названием битумо-
бетона, пекобетона, асфальтобетона, анацида, продорита и т. п.
В зависимости от того, взят ли в качестве вяжущего вещества
битум или пек, материал называют битумобетоном или пекобето-
ном.
В иностранной литературе имеются сведения о материале
«продорит», в котором связующим служит специально обрабо-
345
танный асфальт или пек. Продорит состоит из специального
пека G—12%), кислотоупорного измельченного наполнителя A5—
20%) и кислотоупорного крупного наполнителя F8—78%).
Из такого материала изготовляют царги для башен, ванны,
резервуары, трубы и другие детали. Изготовление аппаратов и
деталей производят методом бетонирования или отливкой.
Свойства продорита:
Удельный вес, г/смг ' . . 2,3
Предел прочности, кг/см2
при сжатии 450
при растяжении 39
Адгезия к стали, кг/см2 67
Истираемость, г/см2 0,307—0,343
Железная арматура хорошо укладывается в продорите.
Коэффициент линейного расширения продорита от 0 до 50° равен
0,0000124, т. е. близок к коэффициенту линейного расширения
железа; при температуре от +70° до —18° прочность продорита
не понижается. Для постоянно работающих аппаратов
допускается эксплуатационная температура до 80°. Продорит устойчив
при комнатной температуре против азотной кислоты
концентрацией до 40%, при 80°—против 20%-ной; серная кислота до
80%-ной концентрации на холоду не разрушает продорит.
Из сплава садкинского асфальтита F0%) с шугуровским
асфальтом или битумом № 3 D0%) можно получать композиции,
равноценные продориту. Этот сплав имеет температуру
размягчения (по методу «кольцо и шар») 145°; зольность 1,47%,
температуру вспышки 255°, содержание нерастворимых в толуоле
соединений 1,18%.
Композицию из этого сплава (асфальтобетон) готовят
следующим образом. В расплавленный и подогретый до 180—200° сплав
B0 вес. ч.) постепенно, при перемешивании всыпают
наполнитель (80 вес. ч.), состоящий из смеси измельченного и неизмель-
ченного люберецкого песка. Полученной однородной массой
заполняют при трамбовании формы. Трубы диаметром 200 мм,
изготовленные из асфальтобетона, хорошо трамбовались и легко
вынимались из форм.
Асфальтобетон обладает следующими свойствами:
Удельный вес, г/смг 2,1
Предел прочности, кг/см2
при растяжении 31
при сжатии 200
при изгибе 70
Коэффициент линейного расширения 0,0000169
Адгезия к стали (после 14 суток), кг/см2 ... 10,2
Асфальтобетон стоек против 25%-ной соляной кислоты и
50%-ной серной кислоты при температурах до 50° и против
30%-ной азотной кислоты при 30°.
346
Некоторые строительно-монтажные организации
изготовляют хозяйственным способом пекобетонные трубы. Материалами
для изготовления этих труб являются органические связующие
вещества и инертные наполнители.
В качестве связующих органических материалов применяют
пек (средний) и битумы № 3 и № 4. Соотношение между нефтяным
битумом и каменноугольным пеком равно 1:9.
В качестве инертных материалов используют щебень и песок,
а также природные и искусственные пылевидные наполнители.
Отношение веса пылевидного наполнителя к общему весу пека и
•битума 1:1. Щебень с песком берут в таком соотношении, при
котором их смесь имеет наибольший объемный вес. Варка
композиций аналогична варке битумных мастик.
Трубы изготовляют ручным трамбованием в разборных
формах. Температура материала при трамбовании должна быть
равна 170° и во всяком случае не ниже 150°.
Битумо- и пекобетоны широко применяют при изготовлении
полов и перекрытий. Для этой цели заготовляют кислотоупорный
щебень, подбирая его гранулометрический состав так же, как и
для к-бетона. Заготовленный щебень насыпают и утрамбовывают
на перекрытии или полу и после этого заливают битуминолем.
Вместо битуминоля можно применять также массу следующего
состава (в %):
Нефтяной битум ЛЬ 4 20
Наполнитель кислотостойкий (молотый) .... 20
Кварцевый песок 53
Асбест (сорт 6 или 7) 7
Битумо- и пекобетоны лучше готовить следующим образом.
В асфальтоварочном котле или кузове коппелевской вагонетки,
снабженном топкой, расплавляют и нагревают до 160—170° битум
(№ 4 или № 5) или пек. Затем в расплавленную массу высыпают
высушенную и подогретую до 150—160° смесь наполнителей.
Массу перемешивают, нагревают до 170—180° и в таком виде
доставляют на место производства работ, где ее разравнивают и
укатывают или утрамбовывают. Верхний (покровный) слой не должен
содержать крупных наполнителей и поэтому его делают из
битуминоля или из массы, состав которой приведен выше. При
изготовлении резервуаров битумобетон укладывают и трамбуют в
разборной деревянной опалубке.
Содержание битума в битумобетоне зависит от крупности и
пористости наполнителей и колеблется в пределах 10—20% от
веса наполнителей.
При подборе состава битумобетона определяют объем (в %)
лустот в смеси наполнителей при их уплотненном состоянии.
Для этой цели 100 вес. ч. щебня и песка смешивают и уплотняют
с 10, 20,30,40 и т. д. весовыми частями мелкого наполнителя.
347
Для приготовления битумобетона берут смесь, имеющую наи
больший объемный вес, и определяют в ней процент пустот (порис
тость) по формуле
Рп= <*н-7н
ан
где Рп—% пустот в смеси наполнителей;
Тн—объемный вес смеси наполнителей;
dH—удельный вес смеси наполнителей.
Если применяется смесь наполнителей с различными
удельными весами, то <2Н определяют по формуле
. _ lA-d
а»~ 100
где LA-d—сумма произведений из процентного содержания каж
дого наполнителя на его удельный .вес.
Определив процент пустот (Яп) в смеси, вычисляют необходи
мое количество битума (Q6) по формуле
где Q6—количество весовых частей битума на 100 вес. ч.
наполнителей;
d6—удельный вес битума;
К—коэффициент, учитывающий неполноту заполнения
битумом пустот.
При правильно подобранной смеси наполнителей /(=0,85.
Более точно К определяют экспериментально путем пробных варок
битумобетона.
Пример. При подборе, состава битумобетона смесь наполнителей,
состоящая из 60% андезитового щебня (уд. вес 2,7 г/см3), 25% люберецкого
песка (уд. вес 2,65 г/см3) и 15% пылевидного наполнителя маршалита (уд.
вес 2,6 г/см3), дала наибольший объемный вес, равный 1,85. Нужно
определить количество битума № 4 уд. веса 1,0 г/см3 на 100 вес. ч.
наполнителей:
60- 2,7+25-2.65+15-2,6
2,67—1,85 30-1.0,85
= 30% Q6 = y~85 = 13,6 вес. ч.
Рп=27б7
Изготовление изделий из асфальто-пековых масс
Асфальто-пековые массы вследствие невысокой
теплостойкости имеют ограниченное применение для изготовления
аппаратуры больших габаритов. Небольшая механическая прочность этих.
масс вынуждает увеличивать толщину стенок изделия, в
результате чего габариты изделий получаются больше, чем при изго-
348
товлении из других материалов. Однако невысокая стоимость
асфальто-пековых масс дает возможность широко применять их
для мелкой аппаратуры, например для изготовления
аккумуляторных баков, небольших сосудов, электроизоляционных деталей,
труб и изделий для бытового потребления.
При изготовлении изделий методом прессования
дозированную по весу или объему асфзльто-пековую композицию в виде
отдельных заготовок нагреваютвсушильном шкафу до пластичного
состояния A60—170°) и запрессовывают на гидравлическом
прессе. При запрессовке прессформы обогреваются горячей водой, а
по окончании процесса их охлаждают холодной водой. В начале
прессования устанавливают удельное давление 50 кг/см2, а
затем повышают его до 250—300 кг/см2. После прессования
охлаждают изделие в прессформе, вынимают, осматривают, очищают
от заусенцев и покрывают асфальтовым лаком.
Некоторые изделия можно изготовлять из асбопеколитовых
листов (стр. 351). Листы должны быть предварительно высушены
при температуре 120—130° в течение 2—3 час, после чего из них
прессуют изделия при температуре 120—130° и удельном
давлении 150—200 кг/см2. В этих же условиях из асбопеколитовых
листов можно заготовить болванки любой формы и толщины, а
на металлообрабатывающих станках придать им точную форму
желаемого изделия. Этим методом можно изготовлять краны,
тройники и другие мелкие детали.
Трубы и подобные им изделия изготовляют, наматывая тонкие
асбопеколитовые листы на сердечник, диаметр которого равен
внутреннему диаметру трубы. Намотку производят под
давлением валика, прижимающего наматываемый лист к сердечнику.
Рулонные и листовые материалы
Рубероид (ГОСТ 1693—45) представляет собой
кровельный и изоляционный материал, приготовленный следующим
способом. Кровельный картон, бумагу или толевую целлюлозу
сначала пропитывают нефтяным битумом № 2, а затем покрывают с
одной (лицевой) или с обеих сторон тугоплавким нефтяным
битумом № 5; сверху на полученное покрытие наносят тонкий слой
мелкоизмельченного минерального материала.
Рубероид, выпускаемый согласно ГОСТ 2165—47, отличается
от предыдущего тем, что последующее покрытие производят
тугоплавким битумом, содержащим минеральный наполнитель.
В состав пропиточных и покровных масс могут входить
природные битумы, стеариновые и шерстяные пеки. Применение для
этой цели каменноугольных, древесных, торфяных и прочих дег-
тей (смол) и пеков не допускается. '
Температура размягчения (по методу «кольцо и шар»)
пропиточной массы должна быть не ниже 40°, а покровной массы—не
ниже 80—100°.
349
В табл. 79 приводится характеристика различных марок
рубероида.
Таблица 79
Характеристика различных марок рубероида
Марка
ГОСТ 1693-45
РМ-500
РМ-350
РМ-300
РОМ-500
РОМ-350
РОМ-300
ГОСТ 2165—47
РН-500
РН-350
РН-300
РОН-500
РОН-350
РОН-300
Характер покрытия тугоплавким
Оптумом
Покровная масса, не
содержащая наполнителя, нанесена
с двух сторон
Та же масса нанесена с одной
стороны
Покровная масса, содержащая
наполнитель, нанесена с
двух сторон
Та же масса нанесена с одной
стер он ы
Количество
покровной
массы не
менее
г/jit2
450
450
450
300
300
300
500
500
500
300
300
300
Разрывающая
сила при
растяжении
пластинки
25x5 см
ве менее, к»
36
32
38
30
26
24
36
32
28
34
30
26
При изгибании рубероида на стержне диаметром 20 мм при
температуре 18—20° на нем не должно образовываться трещин.
Содержание минерального наполнителя для рубероида по ГОСТ
2165—47 по отношению к общему весу покровной массы (в %):
Волокнистый, не менее 15
Пылевидный . 25
Комбинированный 20
Правила приемки, методы испытаний, упаковка,
маркировка, паспортизация, хранение и транспортирование рубероида
производятся по ГОСТ 2678—44 и ГОСТ 2551—44.
Рубероид выпускают в рулонах шириной 650—1050 мм с
общей площадью рулона 20 м2.
Пергамин получают путем пропитки картона нефтяными
битумами. Он изготовляется таким же способом, как и рубероид,
с той разницей, что не имеет верхнего покровного слоя из
тугоплавкого битумЬ и не посыпается песком.
Толь и толь-кожа. Для приготовления толя и толь-
кожи картон пропитывают смесью каменноугольного пека и ка-
350
менноугольного дегтя; допускается частичное применение и
нефтяных дегтей при условии, чтобы температура размягчения
пропитывающей массы по ртутному методу была не ниже 35—40°^
а содержание свободного углерода в ней не более 20%. Толь и
толь-кожа не имеют покровного слоя из более тугоплавкой
массы, а толь-кожа, кроме того, не имеет песочной посыпки.
Толь и толь-кожу не рекомендуется применять для
антикоррозионных целей, так как для их изготовления используют картон
невысокого качества, а дегтевое сырье имеет низкую температуру
размягчения; кроме того, деготь содержит фенолы, основания и
другие вещества, понижающие его химическую стойкость.
Б о р у л и н. Очень хорошим материалом для
антикоррозионных работ является борулин (ТУ МПСМ СССР 24/11 1948 г.).
Для приготовления борулина смешивают расплавленный битум
№ 4 с волокнистым асбестом или с очесами шерсти. Полученную
массу обрабатывают сначала на вальцах, а затем на каландре.
Толщина борулина 3—4 мм, ширина 0,75 му общая площадь
рулона 5 м2.
Выпускаемый борулин имеет следующие
физико-механические свойства: температура размягчения по методу «кольцо и шар»
не ниже 150°. Потеря в весе при нагревании образца до 80° в
продолжение 5 час. не выше 1 %. Усилие при разрыве образца в виде
полоски длиной 180 мм и шириной 50 мм не менее 20 кг.
При 25-кратном замораживании до температуры —25° с
последующим оттаиванием в воде образцы борулина не дают
сквозных трещин и сохраняют первоначальную эластичность.
Гидроизол представляет собой асбестовый картон,
пропитанный битумом № 3. Его выпускают двух марок. Для
приготовления гидроизола марки М применяется асбестовый картон,
содержащий 15—20% целлюлозы, а для марки ДС—асбестовый
картон, не содержащий целлюлозы.
Асбопеколитовые листы (ТУ Главхимпласта
15—43). Для изготовления асбопеколитовых листов пользуются
эмульсионно-суспензионным методом, Для этого приготовляют
суспензию из пека, воды и кизельгура, как описано на стр. 336.
Асбестовую массу получают в ролле бумажной машины
измельчением асбеста с водой. Заготовленную суспензию вводят в этот
ролл, перемешивают, разбавляют водой и пропускают через
бумажную машину.
Из асбопеколита прессуют плиты и. изготовляют различные
детали путем прессования и намотки.
Асбопеколит, предназначенный для прессования, выпускают
в виде листов толщиной 1—5 мм, для намотки—толщиной 1—2 мм.
Размеры листов (в мм):
Длина Ширина
2200 2200
2200 1100
1100 1100
351
Прессованный асбопеколит должен обладать следующими
физико-механическими свойствами:
Удельный вес, г/см3 1,7—1,8
Водопоглощение за 24 часа не более, % .... 0,1
Теплостойкость не менее, °С 50
Удельная ударная вязкость, не менее, кг см/см? 12
Предел прочности при изгибе не менее, кг/см2 . . ?00
Футеровка аппаратов с применением битумных материалов
Битумными материалами можно футеровать стальные,
бетонные, железобетонные и кирпичные аппараты. Аппарат должен
быть подготовлен к футеровке в соответствии с указаниями,
приведенными на стр. 2U7—211.
В зависимости от условий эксплуатации аппарата его
футеровку можно осуществлять или только битумно-пековыми
материалами, или же, сочетая последние с другими материалами,
главным образом с силикатными.
Футеровка аппаратов
битумно-пековыми материалами. Простейшее покрытие из битумно-пе-
ковых материалов состоит из следующих слоев:
1) грунтовой слой (праймер или лак № 411), разбавленный
скипидаром или бензином в отношении 1:1;
2) два слоя битумной мастики (составы см. в табл. 78 на стр. 342).
Если мастика изготовлена на каменноугольном пеке, то в
качестве грунта должен быть применен раствор пека в каком-либо
летучем растворителе.
После того как нанесенный праймер или лак № 411 высохнет,
на него наносят первый слой расплавленной и подогретой до 180—
200° битумной мастики (битуминоля). В некоторых случаях
битумной мастикой поливают поверхность цилиндрического аппарата,
поворачивая аппарат на роликах, на которые его устанавливают
для этой цели. При поливке мастику разравнивают
металлическим шпателем. Толщина получаемого слоя должна быть 1,5—2 мм.
По застывании первого слоя наносят аналогичным способом
второй слой. Чаще расплавленную битумную мастику наносят на
стены по лаковому грунту стальным шпателем двумя слоями с
толщиной каждого слоя 1,5—2 мм. Отделку покрытия производят,
нагревая наплывы паяльной лампой и разравнивая их шпателем
или горячим утюгом. Дно аппарата по грунту заливают
разогретой до жидкого состояния битумной мастикой двумя слоями с
толщиной каждого слоя 2—3 мм, после чего мастику
разравнивают шпателем, горячим утюгом или нагретым куском рельса.
По окончании футеровки аппарата должна быть проверена
непроницаемость битуминольного слоя. Эту проверку производят
гальванометрическим методом или при посредстве детектора
(см. стр. 284—287).
352
Битуминольный слой может служить самостоятельным
защитным покрытием или только шпатлевкой для последующей
футеровки рулонными битумными или силикатными материалами.
В последнем случае мастику наносят шпателем только один раз,
причем толщина слоя должна быть равна 1—1,5 мм.
Покрытие поверхностей рулонными
материалами. Из рулонных материалов наиболее часто
применяют рубероид. Приклейку рубероида на зашпатлеванную би-
туминолем горизонтальную поверхность производят следующим
образом. Заранее очищенный, примеренный и прокрашенный
праймером или лаком № 411 лист рубероида приклеивают одним
концом (полоска шириной 15—20 см) к поверхности аппарата и
после этого плотно скатывают в рулон до места приклейки. Затем
подливают под рулон из ведра нагретый до 180—200° битум №4
или № 5 и раскатывают рубероид, плотно прижимая его к
поверхности аппарата; при этом необходимо следить, чтобы под
рубероидом не образовывались пустоты.
При покрытии вертикальной плоскости один конец листа
рубероида приклеивают внизу аппарата и раскатывают рулон по
расплавленному битуму снизу вверх; при приклейке в место
соприкосновения рубероида с поверхностью аппарата все время
подливают расплавленный битум.
Толщина слоя битума, на который приклеивают рубероид,
должна быть 1—1,5 мм. Следующий лист наклеивают с
перекрытием шва на 10 см.
Применение каменноугольных пеков и смол для приклейки
рубероида не допускается.
Места заклепок и швов внахлестку еще до наклейки
рубероида необходимо зашпатлевать битуминолем. Все швы, образованные
листами рубероида, необходимо отдельно прошпатлевать горячим
битумом и прогреть паяльной лампой. Швы рубероида не должны
приходиться в углах аппарата. Для обклейки фасонных деталей
аппарата должна быть сделана из рубероида специальная
выкройка.
Подобным же образом наклеивают и другие рулонные
материалы (борулин, гидроизол, толь и др.).
Силикатно-битумные футеровки. Для си-
ликатно-битумных футеровок, кроме битумно-пековых
материалов, применяют штучные силикатные материалы (плитки,
камни, кислотоупорный кирпич и др.), а также кислотоупорные
цементы.
Футеровка без применения
кислотоупорных цементов. Поверхности штучных материалов,
которые будут соприкасаться с битумными мастиками, должны
быть загрунтованы праймером или тем же лаком, который будет
применен для грунтовки поверхности аппарата.
Для футеровки штучными материалами с использованием би-
23 Поляков 353
тумных мастик применяются два способа: кладка без заливки и
с заливкой.
При первом способе сначала футеруют дно аппарата. На
предварительно очищенную поверхность наливают жидкий
расплавленный битуминоль и на этом участке укладывают штучный
материал. Подливка битуминоля производится в таком
количестве, чтобы он не успевал застыть до укладки штучного материала.
Штучный материал с некоторым усилием вдавливают в подлитый
битуминоль с таким расчетом, чтобы все швы были заполнены;
толщина швов должна быть не более 2 мм при кладке плиток
и не более 4—5 мм при кладке кирпича.
Во время футеровки дна нужно следить, чтобы плитка или
кирпич плотно прилегали к стенкам аппарата, иначе при футеровке
стен плитка или кирпич, уложенные на дне аппарата, могут
оказаться не перекрытыми и это место будет наиболее слабым во
всем защитном покрытии.
На вертикальную загрунтованную или зашпатлеванную
поверхность штучный материал укладывают отдельными замкнутыми
кругами, начиная снизу. Разогретый битуминоль наносят
шпателем на тыльную сторону кирпича или плитки с таким
расчетом, чтобы при установке их на место и нажиме рукой все швы
были заполнены битуминолем полностью, а избыток последнего
был бы минимальный. Битуминоль следует брать шпателем не из
середины ведра, а ближе к стенкам, где он имеет более густую
консистенцию.
При футеровке штучным материалом с заливкой
битуминолем дно аппарата футеруют так же, как и при предыдущем
способе. Разница состоит в том, что первый круг кирпича или плиток,
примыкающий к стенке аппарата, укладывают, отступая от
стенки на 8—20 мм (в зависимости от проекта). На таком же
расстоянии устанавливают кирпичи или плитки и по стенкам аппарата.
Вяжущий состав наносят на штучный материал, окуная последний
гранями в расплавленный битуминоль. Штучный материал с
нанесенным на его грани вяжущим составом тотчас же устанавливают
строго вертикально на расстоянии 8—20 мм от стенки аппарата.
После укладки одного замкнутого круга при цилиндрическом
аппарате или четырехугольника при прямоугольном сечении
аппарата и отверждения швов расплавленный битуминоль
заливают в зазор между стенкой аппарата и штучным материалом.
При футеровке плитками, во избежание размягчения швов,
заливку битуминоля надо производить не сразу на всю высоту
плитки, а только на XU ее высоты, так как в противном случае
плитки могут отскочить от стенки аппарата. По истечении
некоторого времени заливают вторую треть битуминоля; чтобы избежать
совпадения швов между плитками со слоями битуминоля,
последнюю порцию несколько не доливают до верхней кромки плитки.
Если футеровку производят кислотоупорным кирпичом, то
можно сначала уложить на битуминоле-два ряда кирпичей, а затем
354
произвести сразу заливку на высоту двух рядов, т. е. по
130 мм.
Чтобы заливка не получилась пористой, залитый битуминоль
нужно осторожно помешивать при помощи железного стерженька,
что облегчает выделение летучих веществ; нельзя заливать
битуминоль, температура которого ниже 170°, так как в этом случае
возможно его застывание на стенках и образование пустот.
При футеровке в два слоя первый футеровочный слой из плиток
или кирпича шпатлюют битуминолем, а затем укладывают второй
слой на том же битуминоле, аналогично первому слою. Во время
футеровки второго слоя методом заливки первый слой футеровки
не шпатлюют, а только грунтуют праймером или лаком № 411.
Наиболее часто применяют следующий тип футеровки:
грунтовка праймером, шпатлевка битуминолем, наклейка
рубероида, шпатлевка рубероида, футеровка в один или два слоя
штучным материалом. В металлических аппаратах первую шпатлевку
битуминолем можно исключить, а рубероид наклеивать
непосредственно на загрунтованную металлическую поверхность.
Футеровка с применением
кислотоупорных цементов. Для футеровок с кислотоупорными
цементами применяют следующие способ^:
1) футеровка штучными материалами на к-цементе по биту-
минольному или рубероидному подслою;
2) футеровка второго слоя штучными материалами на
к-цементе по первому слою на битуминоле;
3) футеровка на к-цементе «впустошовку» с последующей
заливкой'битуминолем.
Во время футеровки первым способом поверхность аппарата
сначала грунтуют праймером. Затем наносят слой битуминоля
толщиной 5—10 мм; в дальнейшем в подогретый до 40—50° слой
этой изоляции втирают крупный кварцевый песок. Этим
достигается лучшее сцепление битуминоля с последующим слоем
покраски и шпатлевки к-цементом. После затвердения
шпатлевки производят футеровку штучным материалом на к-цементах
обычным способом (стр. 96—97).
Часто применяют также и следующий тип футеровки:
окраска праймером, шпатлевка битуминолем, наклейка
рубероида, шпатлевка битуминолем по рубероиду, втирание в
шпатлевку кварцевого песка, покраска и шпатлевка к-цементом,
футеровка в один или два слоя штучными материалами на к-цементе.
В металлических аппаратах первую шпатлевку битуминолем
можно исключить и приклеивать рубероид непосредственно на
загрунтованную металлическую поверхность.
При втором способе первый слой футеровки состоит из штучных
материалов, уложенных на битуминоле. Футерованную
поверхность очищают от потеков битуминоля и производят ее
покраску и шпатлевку к-цементом (стр. 95). После сушки шпатле-
23* 355
вочного слоя укладывают второй слой футеровки из штучных
материалов на к-цементе. Футеровка первого слоя на битуминоле,
а второго на к-цементе представлена на рис. 128. Этот тип
футеровки применяют в аппаратах, работающих при повышенных
температурах, и в
случаях, когда
необходима полная
непроницаемость покрытия.
В зависимости от
температуры в
аппарате второй футеро-
вочный слой,
укладываемый на
к-цементе, выполняется
из плиток,
кислотоупорного кирпича
или фасонных
камней. Толщина этого
слоя может
колебаться в весьма широких
пределах: от толщины
метлахской плитки
A5 мм) до толщины
1—2 кирпичей.
Если футеровоч-
ным слоем является
кислотоупорный
бетон, то работы
производят в такой
последовательности.
После подготовки
поверхности ее
грунтуют битумным лаком,
наклеивают рубероид и наносят на него шпателем шпатлевку до
проектной толщины. Устанавливают опалубку на расстоянии
80—200 мм (в зависимости от проекта) от зашпатлеванной
поверхности и производят укладку к-бетона (стр. 111).
Для футеровки «впустошовку» загрунтованный праймером
аппарат футеруют штучным материалом на к-цементе. При
накладывании на штучный материал раствора последний не следует
наносить на тыльную и фасадную стороны плитки или кирпича,
а на ребра нужно класть раствор с таким расчетом, чтобы со
стороны стенки аппарата в швах между штучным материалом
получилась пустошовка в 10—15 мм; между стенкой аппарата и
футеровкой нужно оставлять зазор в 8—20 мм (в зависимости от
проекта). По окончании кладки одного ряда и его сушки зазор
между футеровкой и стенкой аппарата заливают расплавленным
битуминолем, затем в такой же последовательности укладыва-
356
I Z 3 4 в
Рис. 128. Футеровка аппарата в два слоя:
2—корпус аппарата; 2—грунтовка праймером;
3—битумная мастика, нанесенная' шпателем или заливкой;
4—плитки на битуминоле; $—окраска и шпатлевка к-це-
ментом; б—слой к-цемента; 7—плитки; 8—шов на би-
гуминоле; 9—шов на к-цементе.
Типы асфальто-пековых покрытий и футеровок
Таблица 80
Тип покрытия и футеропки
Общая
толщина
мм
Пределы
температуры применения, СС
нижний
верхний
Условия применения
Грунтовка; окраска лаком
Грунтовка; слой битуминоля
Грунтовка; слой борулина
Грунтовка; рубероид (в один или два
слоя)
Грунтовка; футеровка в один ряд
плитками на битуминоле
Грунтовка; рубероид; шпатлевка би-
туминолем
Грунтовка; рубероид; шпатлевка;
футеровка плитками на битуминоле
0,5—2
3-15
5-8
5-15
12—24
8-15
18—28
10
0
-10
-5
0
0
0
120*
40
60
50
35—50
35
50
Защита горизонтальной и вертикальной
поверхностей аппаратов, а также коммуникаций,
металлоконструкций и т. п.
Защита горизонтальной, вертикальной и
потолочной поверхностей помещений (внутри и снаружи),
а также неответственных аппаратов, работающих
при температуре не выше 30°
То же, что для № 2, но при более низкой и более
высокой температуре
То же, что для № 2, но при более низкой и более
высокой температуре
Защита горизонтальной поверхности аппаратов:
температура до 50°, толщина покрытня—любая;
для вертикальной: температура до 45°, толщина
20—24 мм; для потолочной; температура до 35°,
толщина 12—18 мм
Защита горизонтальной и вертикальной
поверхностей помещений и аппаратов
Защита стен и полов, а также горизонтальных и
вертикальных поверхностей аппаратов. Защита
полов в помещениях с температурой не выше 30°
¦ При высоких температурах применяется лак горячей сушки (например, №42 или 4-2).
Продолжение табл. 80
а
%
8
9
10
11
12
13
Типы
Тип покрытия и футеровки
*
Грунтовка; шпатлевка битуминолем;
шпатлевка к-цементом; футеровка
плитками на к-цементе
Грунтовка; рубероид; шпатлевка
битуминолем; шпатлевка к-цементом;
футеровка A/4 кирпича) на к-цементе
Грунтовка; футеровка (J/4 кирпича)
впустошовку на к-цементе; заливка
битуминолем
Грунтовка; рубероид; шпатлевка
битуминолем; шпатлевка к-цементом;
футеровка (Va кирпича) на к-цементе
Грунтовка; рубероид; шпатлевка
битуминолем; шпатлевка к-цементом;
футеровка A кирпич) на к-цементе
Грунтовка; шпатлевка; футеровка
пропитанным кирпичом на битуми-
ноле (от 1L/4 до 1 кирпича)
асфальто-пековых покрытий
Общая
толщина
мм
15—24
90—100
100-120
160—180
250—280
90—280
Пределы
температуры применения, °С
нижний
0
0
0
0
0
0
верхний
60
70
80
80
100
50
и футеровок
Условия применения
Защита горизонтальных и вертикальных
поверхностей аппаратов
То же, что для № 8, но при более высокой
температуре и высоте аппарата до 3 м
То же, что для № 9
То же, что для № 9 и 10, по при более высоких
температурах
То же, что для № 11, но при более высоких
температурах
Защита горизонтальных и вертикальных
поверхностей аппаратов. Толщина футеровки зависит от
высоты аппарата
ют второй и остальные ряды футеровки. Дно аппарата футеруют
в два слоя—первый из них на битуминоле, второй на к-цементе.
Футеровка аппарата материалами,
пропитанными битумом или
каменноугольным пеком. Хорошим защитным покрытием может служить
футеровка из пористых кислотоупорных материалов,
пропитанных каменноугольным пеком или битумом № 3. Пропитке
подвергают шамотный или красный кирпич, артикский туф и др. После
пропитки предел прочности при сжатии указанных материалов
возрастает в 1,5—2 раза, а водопоглощение снижается с 15—20%
до 0,1—0,4%. Отсортированный кирпич при помощи клещей или в
проволочной корзине опускают в котел с расплавленным и нагретым
до 170—180° каменноугольным пеком или битумом № 3.
Температуру в котле нужно поддерживать в пределах 170—180° в
продолжение всей пропитки, т. е. 7—8 час. Процесс считается
законченным, когда в трех кирпичах, взятых для пробы, при их
изломе не окажется непропитанных мест. Привес каждого кирпича
после, пропитки должен составлять 0,7—0,8 кг.
В качестве связующего при футеровке пропитанными
штучными материалами применяют битумные мастики. Если штучный
материал был пропитан каменноугольным пеком, то нужно брать
мастику, приготовленную на основе пека. Футеровку можно
производить по любой схеме, описанной в разделе «Футеровка без
применения кислотоупорных цементов» стр. 353.
Конструкции защитных покрытий
Для правильного применения асфальто-пековых материалов в
качестве защитных покрытий и футеровок необходимо, чтобы
тип футеровки и состав взятой композиции соответствовали тем
условиям, при которых будет работать аппарат.
Невысокая термостойкость, хрупкость при низких
температурах, стекаемость и ряд других свойств асфальто-пековых
материалов довольно часто заставляют прибегать к весьма сложным
конструкциям футеровок, значительно увеличивающим вес
аппарата.
Типы асфальто-пековых покрытий и футеровок приведены в
табл. 80.
Наиболее часто применяют типы футеровок, указанные в
табл. 80 под №9, 11 и 12.
В табл. 81 приведены типы футеровок с применением
асфальто-пековых материалов, пригодные для различных агрессивных
-сред. Следует иметь в виду, что данные этой таблицы являются
неполными и ориентировочными и могут быть использованы лишь
с учетом условий работы футеровки, конструкции и
конфигурации аппарата. Если приходится применять асфальто-пековые
материалы при более высоких температурах, то следует увеличивать
толщину той части футеровки, которую выполняют на к-цементе.
359
Таблаца 8Г
Типы футеровок для различных агрессивных сред
Агрессивная среда
Температура, °С
Тип футеровки
по табл. 80
Серная кислота:
до 15%
до 50% ,
до 92%
до 92%
Соляная кислота
до 20%
любая
»
»
Азотная кислота
10%-ная
до 50%
Фосфорная кислота:
30%-ная .
50%-иая
Кремнефтористоводородная кислота A0%-ная)
Уксусная кислота:
10%-ная
до 30% • . . . .
Сернистая кислота (любой концентрации) . .
Аммиак A0%-ный)
Едкий натр и кали A5%-ный)
Растворы сульфатов натрия, калия, железа,
меди, никеля а также растворы хлоридов
(любой концентрации)
Вода
25
60
50
80
25
60
70
80
25
25
25
45
25
25
40
25
40
25
до 80
» 80
2, 3, 4 и 6
9
11
12
2, 3, 4 и 6
9
И
12
2, 3, 5 и 6
12
2, 3 и 5
9, 10 и 13
5, 7 и 13
8
11, 12
3, 5 и 8
3 и 13
13 •
Все типы*, за
исключением
пековых
Все типы*,
кроме к-цементов.
•Тип футеровки выбирают в зависимости от температуры.
Асфальто-пековые материалы нельзя применять в аппаратах,
где имеются сильные окислители—хромовая кислота,
концентрированная азотная кислота, а также органические растворители—
бензин, бензол, керосин, ксилол, толуол, лаковый керосин,
сероуглерод, хлороформ, трихлорэтан и др.
360
Эксплуатация аппаратов, футерованных асфальто-пековыми
материалами
Для проверки качества футеровки, выполненной с
применением асфальто-пековых материалов, ее прежде всего подвергают
внешнему осмотру. При внешнем осмотре необходимо убедиться,
что футеровка сплошная и что в облицовочном материале
(плитках, кирпичах) нет трещин, выбоин и т. п. Кладка плиток должна
быть ровной, отдельные плитки не должны выступать более чем
на 1 мм. Всю поверхность футеровки любого типа выстукивают
молотком, чтобы по звуку обнаружить пустоты.
После внешнего осмотра для проверки футеровки следует
заполнить аппарат соответствующей средой при рабочей
температуре. Футеровку ответственной металлической аппаратуры
надлежит проверить гальванометром или детектором (стр. 284).
При эксплуатации аппаратов, футерованных с применением
асфальто-пековых материалов, необходимо весьма точно
соблюдать режим, для которого футеровка проектировалась. Следует
помнить, что битумные материалы не выдерживают даже
небольшой постоянно действующей сосредоточенной нагрузки.
Постоянная нагрузка на пол при нормальной температуре не должна
превышать 1,5—2 кг/см2.
Каждый аппарат должен иметь паспорт с записью
технологического процесса изготовления и изменений, происшедших при
эксплуатации.
Литература к гл. IX и X
1. Г. С. П е т р о в, Б. Н. Р у т о в с к и й, И. П. Л о с е в и др., Технология
синтетических смол и пластических масс, Госхимиздат, 1946.
2. Б. А. Архангельский, Пластические массы в машиностроении,
Машгнз, 1940.
3. А. К. К о з л о в с к и й, Производство и переработка синтетических смол,
Росгизместпром, 1949.
4. В. С. Киселев, Олифа и лаки, Госхимиздат, 1940.
5. А. Я. Д р и н б е р г, Технология пленкообразующих веществ,
Госхимиздат, 1948.
6. П. П. У с п а с с к и й, Изготовление деталей из неметаллических
материалов, .Оборонгиз, 1946.
7. И. Я. К л и н о в, Новые антикоррозионные покрытия, Хим. пром. № 10,
308 A948).
8. Сборник стандартов и технических условий на пластмассы, Госхимиздат,
1950.
9. И. П. Л о с е в, Г. С. П е т р о в, Химия искусственных смол, Госхимиздат,
1951.
10. Г. С. Петров, А. П. Григорьев, Гибкий слоистый материал иа
основе хлорвиниловой смолы, ЖХП № 18, 23 A941).
11. М. Н. Г а р б е р, А. Ю. Соколов, Применение высокочастотного
подогрева при прессовании изделий из пластмасс, ЖХП № 2, 38 A948).
12. С. Г. Д и в н и н, Пластмассы из хлорвиниловых смол, Судостроение
№ 2, 22 A947).
13. П. П. У с п а с с к и й, Плексиглас, Оборонгиз, 1943.
14. К. А. А н д р и а н о в, С. А. Я м а н о в, Органические диэлектрики и их
применение в промышленности средств связи, Госэиергоиздат, 1949.
361
К. А. Андрианов, Кремнийорганические полимерные соединения,
ч. 1 и 2, Госэнергоиздат, 1946.
К. А. Андрианов, М. В. Соболевский, Высокомолекулярные
кремнийорганические соединения, Оборонгиз, 1943,
К. А. А н д р и а н о в, А. П. Ж Д а н о в, С. А. Г о л у б ц о в, М. В. Со-
болевский, Кремнийорганические соединения, Усп. хим. 18,
вып. 2, 145 A949).
А. П. К р е ш к о в, Кремнийорганические соединения в технике, Пром-
стройиздат, 1950.
А. К- Варденбург, Пластические массы в электропромышленности,
Госэнергоиздат, 1950.
А. И. Лаз арев, М. Ф. Сорокин, Новые синтетические смолы, Хим.
пром. № 4, 20 A946); № 5, 22 A947).
Новый диэлектрик—тефлон, Электричество № 5, 87, 1947.
А. А. Берлин, Химия и технология фторорганических соединений,
Хим. пром. № 10, 21 A947).
Е. В. А н т о ш и н, Технология металлизации распылением, Машгиз, 1944.
К. А. Поляков, Неметаллические кислотостойкие материалы, ЖХП
№ 3, 37 A940); ЖХП № 8, 29 A939).
A. Ф. Клим ко в а, О тугоплавких битумных композициях, Коррозия
и борьба с ней, № 3, 44 A940).
B. А. Пригула, Защитные материалы на основе битумов. Курс лекций
по экономии цветных металлов. Лекция 30. Металлургиздат, 1943.
C. А. Б а лез и н, В. П. Баран ник, И, Н. Путилова, Применение
ингибиторов кислотной коррозии, Госхимиздат, 1948.
Е. И. Аненков, Антикоррозионные пластмассы, ЖХП № 15—16, 23
A941).
Л. Ю. Соколов, Н. С. Зарубина, Химическая стойкость
фенопластов, ПОХ № 8, 452 A940).
Е. С. Фармаковская, Б. Г. Новикова, Промышленное
применение пер хлорвиниловых эмалей и лаков, Госхимиздат, 1950,
К. А. Поляков, П. А. Аф а н ас ьев, И. А. Биксон, Новые
термически стойкие материалы и защитные покрытия на битумной основе.
Сборник ,,Неметаллические химически стойкие покрытия аппаратуры
и строительных конструкций'*, Стройиздат, 1951.
К- А. Поляков, и др., Неметаллические кислотоупорвые материалы
в химической промышленности, Гссхимиздат, 1941,
Инструкция по применению карбинольного клея для реставрации деталей
текстильного оборудования. Министерство текстильной
промышленности СССР. Проектмашдеталь, 1946.
Б. А. Архангельский, Б. С. Вайсгант, Пластические массы,
Лениздат, 1950.
Н. В. Шорыгина, Стирол, Госхимиздат, 1950.
Г. С. Петров, Карбамидные смолы и прессованные композиции,
Московский Химико-технологический институт имени Менделеева, 1940.
В. Т. Калюжный, Н. В, Андреев, А. С. Константинов,
Неметаллические материалы, их обработка и применение, Оборонгиз,
1949.
А. Н. Решето в, Е. И. Макарова, Полиизобутилены и применение
их в технике, Госхимиздат, 1951-
ГЛАВА XI
АНТИКОРРОЗИОННЫЕ ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ
НА ОСНОВЕ КАУЧУКА
1. КАУЧУК, РЕЗИНА И ЭБОНИТ
Основным сырьем для получения резины и эбонита являются
натуральный каучук (НК) и синтетические каучуки (СК).
Натуральный каучук получают из млечного сока (латекса)
каучуконосных растений; он добывается преимущественно на
плантациях в странах с тропическим климатом (Малайский
архипелаг, о. Цейлон, полуостров Малакка и др.) из каучуконосного
дерева—бразильской гевеи. В зависимости от времени года,
возраста дерева и других причин в латексе гевеи содержится
от 20 до 30% каучука.
Технический натуральный каучук представляет собой продукт,
полученный в результате коагуляции латекса и последующей его
переработки. Содержание каучукового вещества в техническом
продукте составляет 91—94%. Удельный вес натурального
каучука равен~0,93 г/см3 (при 20°).
В зависимости от способа переработки латекса различают два
основных сорта плантационного каучука: смокед-шитс и светлый
креп.
Натуральный каучук представляет собой вещество с
эмпирической формулой (С5Н8)Л. — полимер ненасыщенного углеводорода
изопрена:
• • • [—СН.?—С=СН—СН.>— ]х* ¦ ¦
I
сн3
Процесс синтеза натрийбутадиенового (натрийдивинилового)
синтетического каучука по способу академика С. В. Лебедева
проводят в две основные стадии:
1) получение из этилового спирта бутадиена (дивинила)
СН2=СН— СН=СН2;
2) полимеризация бутадиена в присутствии металлического
натрия в каучукоподобное вещество химического строения:
NaCH,—CH —
I
сн
II
сн,
-СНа—СН-
сн
сн, J
—СН—CH,Na
СН
!!
СН,
Удельный вес натрийбутадиенового каучука колеблется в
пределах 0,89—0,93 г/см3.
363
Кроме полимеризации бутадиена в массе, разработаны
способы полимеризации водных эмульсий с последующей
коагуляцией получаемого синтетического латекса в каучук. Синтетический
латекс может быть также использован для технических целей
непосредственно.
Известны так называемые смешанные бутадиен-стирольные
и бутадиен-нитрильные каучуки. Для получения этих каучу-
ков бутадиен совместно с 10—40% стирола или нитрила
акриловой кислоты (СН2=СН—C=N) эмульгируют в воде
в присутствии эмульгатора (например, соли олеиновой
кислоты). Затем в присутствии катализатора производят
полимеризацию смеси в каучукоподобное вещество; полученный
синтетический латекс коагулируют уксусной кислотой или
другими веществами и перерабатывают в каучук. Резины из бута-
диен-нитрильного каучука хорошо приклеиваются к металлу,
особенно при помощи 15%-ного раствора хлорированного
каучука в толуоле. Для увеличения адгезии в резиновую смесь вводят
до 15% окиси цинка.
При совместной полимеризации изобутилена с небольшим
количеством A—3%) изопрена получают бутил-каучук, который
обладает всеми ценными свойствами описанного выше (стр. 292)
поли изобутилена и в то же время лишен некоторых его
недостатков. Бутил-каучук может вулканизоваться, хотя и
значительно медленнее, чем натуральный каучук; он не «течет» под
нагрузкой, как полиизобутилен.
К каучукоподобным веществам относятся также тиоколы.
Тиокол А состава (QH^SJ* получают действием полисульфида
натрия Na2S4 на дихлорэтан. Тиокол В состава (OQHgSj,
получают действием того же полисульфида на дихлорэтиловый
эфир.
Тиокол АР, изготовляемый в виде порошка, может быть
использован как защитное покрытие от коррозии металла. Нанесение
тиокола на поверхность металла производят при нагревании
металлической поверхности с механической прикаткой. Адгезия
тиокола А к нагретым металлам весьма высока. Тиоколовые
резины находят широкое применение при изготовлении деталей
машин и аппаратов, соприкасающихся с бензином и маслами.
Натуральный и синтетические каучуки представляют собой
смесь молекул различной степени полимеризации.
Молекулы каучука способны химически связываться между
собой при помощи серы с образованием пространственно-сетчатой
структуры. При этом получается резина, физико-химические и
механические свойства которой резко отличаются от тех же свойств
каучука. Резина значительно эластичнее и прочнее каучука,
не растворяется при обычной температуре^ органических
растворителях и не обладает клейкостью. Процесс превращения
каучука в резину носит название вулканизации.
Синтетические каучуки отличаются от натуральных способностью образовы-
364
вать пространственно-сетчатую структуру в результате полимери-
зационных процессов. Процесс вулканизации сопровождается
частичным насыщением двойных связей в молекулах каучука.
При вулканизации к натуральному каучуку добавляют 2—4
вес. ч. серы на 100 вес. ч. каучука. При этом получается так
называемая мягкая резина. При избытке серы C0—50% от веса каучука)
в результате вулканизации получается эбонит, отличающийся
от резины меньшей эластичностью, большей твердостью и
некоторыми другими свойствами. В эбоните все двойные связи насыщены.
Некоторые синтетические каучуки, например бутил-каучук,
не способны превращаться в эбонит.
Основными требованиями, предъявляемыми к резиновым
изделиям, являются: теплостойкость, химическая стойкость, бензо-
и маслостойкость, сопротивляемость истиранию, эластичность.
Для придания резине тех или иных специальных свойств,
требуемых при эксплуатации, а также для облегчения процесса
производства и удешевления изделий, в резиновые смеси вводят,
помимо каучука и серы, различные добавки (ингредиенты):
1. Ускорители вулканизации (меркаптобензотиазол*, тиурам,
и др.), добавка которых не только ускоряет процесс вулканизации,
но и снижает температуру последней, а также уменьшает
дозировку серы.
2. Активаторы (окись цинка, окись магния, жирные кислоты
и др.), добавляемые для стимулирования активности
ускорителей.
3. Мягчители (битумы, растительные смолы, фактис,
растительные и минеральные масла и пр.), облегчающие последующую
обработку резиновых смесей.
4. Противостарители (альдоль-а-нафтиламин, фенил-р-наф-
тиламин и др.), противодействующие окислению каучука
кислородом воздуха и таким образом удлиняющие срок службы резины.
5. Наполнители, улучшающие физико-механические свойства
вулканизованной резины. Лучшим наполнителем для каучука
является газовая сажа; применяются также другие виды сажи,
каолин, окись цинка, мел и др.
6. Красители (литопон, титановые белила, пятисернистая
сурьма, сажа, окись хрома, лак бордо, краплак,
пигмент-голубой и др.), применяемые для придания резине цветной окраски.
7. Специальные добавки, которые вводятся в резиновые смеси
с целью придания им специфических свойств. Например,
добавление церезина или пчелиного воска повышает химическую
стойкость резины; для той же цели в резиновую смесь вводят
ингредиенты, нерастворимые в кислотах: каолин, барит и др.
Введение в резиновые смеси веществ, разлагающихся с
выделением газов при температуре вулканизации (углекислый
аммоний и др.), позволяет получать губчатую и пористую резину.
* Меркаптобензотиазол известен в технике под названием каптакс.
365
Кроме указанных ингредиентов, в резину часто вводят
регенерат (переработанную старую резину) и фактис.
Ниже приводятся примерные рецепты резиновых смесей для
кислотоупорной резины (в вес. ч.):
Натуральный каучук
Синтетический каучук
Стеарин
Фенил-р-нафгиламин .......
Окись цинка
Вазелин
Сажа
Известь
Рубракс *
Сера
Меркаптобензотиазол
Ускорительная паста ..... — 4,65*
Мягкая
резина
33
14
0,46 '
0,45
2,35
11,5
2,4
1,2
0,16
dOOHII'
55
1,5
6,4
5
—-
27,5
• Состав ускорительной маеты: 19,9% меркаптобензотиазола;
53,7% диыетилдитиокарбамата цинка (цимата); 33,4% вазелина
технического.
Натрийбутадиеновый каучук более кислотостоек, чем
натуральный, и поэтому для обкладки химической аппаратуры
желательно применять резиновые смеси, содержащие этот вид каучука.
Для изготовления нефтестойких резин особенно ценны
бутадиен -нитрильные каучуки. Газо- и водопроницаемость их меньше,
чем у изделий из натурального каучука. Некоторые сорта резин,
содержащих тиокол, хорошо противостоят минеральным маслам
и бензину, являясь одновременно стойкими и к кислотам при
температуре до 40°; морозостойкость их до —30°.
Процесс получения резиновых смесей заключается в
перемешивании каучука вместе с ингредиентами в смесителях.
Полученную резиновую смесь затем подвергают дальнейшей обработке
(подобно пластмассам) на вальцах, каландрах и червячных
прессах для получения листов, трубок, шнуров, полос и т. д.
Резина широко применяется в качестве химически стойкого
материала для защиты аппаратуры от коррозии.
Воздействие агрессивных сред на резину и эбонит
сопровождается увеличением веса (набуханием) и уменьшением
механической прочности; поэтому химическую стойкость резины к
агрессивным средам характеризуют ее набуханием в этих средах.
О методах испытания и вычислении коэффициента стойкости (Ки)
резины к набуханию см. стр. 198.
Резину считают стойкой против действия данной среды, если
после испытания образцов в этой среде в течение 10 и 20 суток
Кн будет не меньше 0,8 и 0,7.
Эбонит отличается более высокой химической стойкостью,
чем мягкая резина; он меньше подвергается коррозии, лучше
противостоит процессам окисления и набухания.
366
Практический предел химической стойкости мягкой резины
при нагревании лежит около 80° и снижается для ряда
жидкостей до 35°. Эбонит, склонный к размягчению при повышении
температуры, все же стоек при 50—60° и выдерживает
кратковременный нагрев до 80°.
В табл. 82 приведены данные, характеризующие химическую
стойкость мягкой резины и эбонита, применяемых для защиты
аппаратуры от коррозии.
Таблица 82
Химическая стойкость мягкой резины и эбонита
Среда
Азотная кислота ....
\цетон
Бисульфат натрня ....
Бромистоводородная кислота
Известковое молоко . . .
Едкое кали
Едкий натр
Лимонная кислота ....
Метиловый спирт ....
Молочная кислота ..."
Муравьиная » ....
Нашатырный спирт . . .
Плавиковая кислота . . .
Серная » ...
Сернистая » ...
Соляная »
Уксусная » ...
Фосфорная » ...
Хлорное железо
Хлористый цинк ....
Щавелевая кислота . .
Этиловый спирт
Допустимая концентрация агента
% вес
мягкая резина
До 2
Любой
концентрации
То же
Концентрированная
Любой
концентрации
То же
» »
» »
» »
» »
» »
До 50
» 50
Любой
концентрации
То же
До 80
» 85
» 50
» 50
Любой
концентрации
То же
эбонит
До 8
Любой
концентрации
То же
Концентрированная
Любой
концентрации
То же
» »
7> »
» »
» »
» »
Концентрированная
До 60
Любой
концентрации
То же
» »
» »
Допустимая
температура
среды
°С
25
55
65
38
50
65
65
65
65
65
38
50
65
65
65
65
65
50
65
35
65
60
Для защиты химического оборудования от коррозии
изготовляют резиновые смеси специальных составов. Марки резины
различаются по номерам: № 829, 2566, 1976 и 1247—мягкая резина;
№ 1814 и 1751—полутвердая резина (полуэбонит); №2109 и 2169—
эбонит.
Физико-механические свойства этих резин и эбонитов
приведены в табл. 83.
Таблица 83
Физико-механические свойства некоторых сортов резины и эбонита
Марка
резины
829
2566,
1976
1247
1814
1751
2109
2169
Удельный
вес
г см?
1,07
1,07
1,12
1,12
1,33
1,32
1,21
U4
Предел прочности,
кг/си2
при
растяжении
180
160
45
300
220
250
450
при
изгибе
•
625
550
500
890
Удлинение, %
относительное
650
650
275
Хруп кос
2
3
1
2
остаточное
30
30
20
т ь, кг/см3
,3
,0
J
,6
Теплостойкость
°С
50
40
50
55
Средние данные по другим физико-механическим свойствам
резины и эбонита:
Теплоемкость, кал/г °С . . . .
Теплопроводность, кал/см сек °С .
Коэффициент объемного расширения
Пробивное напряжение, кв/мм . .
Мягная
резина
0,51
0,000342
0,00061
Эбонит
0,341
0,000388
0,00025
30
В процессе эксплуатации или хранения в результате
воздействия кислорода воздуха и света физико-механические свойства
резины постепенно изменяются; она становится жесткой и
прочность ее уменьшается. Этот процесс носит название старения
резины.
О склонности резины к старению судят по изменению ее
прочности при растяжении и относительного удлинения после того,
как образцы резины находились в термостате при температуре 70°
в течение определенного срока (ГОСТ 271—41). Продолжитель-
368
ность испытания на старение, в зависимости от назначения
резины, устанавливается в 1,2, 3, . . .,10 и более суток.
Коэффициент старения Кс вычисляют по той же формуле,
что и коэффициент стойкости резины (стр. 198).
2. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗИНЫ И ЭБОНИТА В КАЧЕСТВЕ
АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ (ГУММИРОВАНИЕ)
Гуммирование представляет собой покрытие реакционной
аппаратуры, цистерн, баков, трубопроводов, центрифуг, кранов
и т. п. слоем резины, эбонита или комбинированным слоем, сосгоя-
щим из того и другого материала.
Гуммирование осуществляют путем ручной обклейки
аппаратов или их деталей каландрованными листами резиновой или
эбонитовой смеси (сырой резиной) с последующей вулканизацией
этой смеси.
Типы конструкций резиновых обкладок.
Каландрованную сырую резину, предназначенную для
гуммирования аппаратов, выпускают в виде листов шириной 0,8—1,1 м,
различной длины (не менее 5 м)\ толщина листов 1,5 и 2,0 мм
с допуском +0,25 мм. Резину накатывают на деревянные ролики
совместно с тканевой прокладкой и упаковывают в деревянные
ящики, в которых резин> подвешивают так, чтобы она не
касалась дна ящика. К каждому ролику прилагается паспорт с
указанием номера резины, калибра, ширины и веса резины, даты
изготовления, а также соответствия резины техническим условиям.
Гуммированную аппаратуру применяют для работы с*
разнообразными агрессивными средами при различных их концентрациях
и температурах. Поэтому не представляется возможным
ограничиться одним типом обкладки. Так, например, для гуммирования
аппаратов, заполняемых суспензией (особенно, если
суспендировано кристаллическое вещество), следует применять мягкую
резину, так как она обладает большим сопротивлением истиранию.
При заполнении же аппаратов чистыми жидкостями
предпочтительнее эбонит, который меньше подвергается коррозии, лучше
противостоит старению и окислению. Если же раствор не содержит
взвешенных частиц, но имеют место резкие колебания
температуры, то, хотя разница между коэффициентами расширения эбонита
и металла меньше, чем в случае мягкой резины, предпочтительнее
ставить мягкую резину, так как менее эластичный эбонит
растрескивается при резком снижении температуры.
Для крупных аппаратов, в которых вулканизация обкладки
производится открытым способом, в случае жестких условий
эксплуатации (высокая температураи концентрация) применяют так
называемый тройной слой гуммировки: мягкая резина—эбонит—
мягкая резина.
24 Поляков 369
Таблица 84
Типы резиновых обкладок для некоторых аппаратов
Аппараты
Размеры аппаратов
Конструкция обкладки
Железнодорожная
цистерна
Монтежю,
контейнер
Пробковый кран
Трубы и фасонные
частн к
трубопроводам
Ванны, баки,
мерники, сборники
н т. п.
Центрифуга
Мешалки
Гальванические
ванны; барки;
хранилища, не
вмещающиеся в
вулканизацнон-
ные котлы
Ванны больших
размеров для
травления метал
лов
Деревянные ванны
Диаметр 2,2 и 2,8ж,
длина 6 н 9 jk,
емкость 25 и 50 м3
Диаметр 0,5—2 м,
высота 1,1—3 м
Диаметр от 37 мм
и выше
Диаметр 37, 50, 63
и 75 мм, длина
100—1000 мм
Не ограничены
То
же
Мягкая резина № 1976 с эбонитовым
подслоем № 1814 (общая толщина
обкладки 4—5 мм) или полуэбониг
№ 1751
Мягкая резина № 1976 с эбонитовым
подслоем № 1814 илн полуэбонит
№1751 (в первом случае толщина
обкладки 4—5 мм, во втором 2—4 мм}
Эбонит № 2109 (толщина обкладки
6 и 10 мм) - Щ
Резина № 1976 с эбонитовым
подслоем № 1814 или полуэбонит № 1751
(толщина обкладки 4—5 мм)
То же, что и для труб
Пол у эбонит № 1751 (толщина об-
кладки 4 мм)
Резина № 1976 с эбонитовым
подслоем № 1814 илн полуэбоиит № 1751
(толщина обкладки 4—5 мм)
Мягкая резина № 2566 илн № 82*
толщиной 4 мн. Вулканизация
проводится открытым способом в
кипящей воде
Трехслойное покрытие—два слоя
мягкой резины № 2566 с эбонитом
№ 2169 в середине. Общая толщина
обкладки 6,5 мм. Вулканизация
производится открытым способом в
кипящем растворе или перегретым паром
Мягкая резина № 1976. На швы—
мягкая резина № 829
В табл. 84 приведены конструкции резиновых обкладок,
применяемых при гуммировании химической аппаратуры. При этом
для приклеивания сырых и вулканизованных резины и эбонита,
а также для склеивания их между собой следует применять те
клеи, номера или составы которых указаны в соответствующих
инструкциях или ТУ (некоторые данные о резиновых клеях,
применяемых для указанных целей, приведены в табл, 85).
370
Таблица 85
Резиновые клен и нх применение
Клей
Назначение
Термопреновьш
Латексно-альбуминный
№ 4508
Эбонитовый № 2572 и
№ 194
НС-30 (ТУ МХП
1986-49)
15—20%-ный раствор
хлорированного каучука
Клей для холодного
приклеивания резины
Резиновый №61 (раствор
резиновой смеси № 61
н бензине)
Приклеивание сырой и вулканизованной мягкой
резины (№ 2566, 1976 и др.) к металлу и дереву
Приклеивание мягкой сырой резины к металлу.
Склеивание мягких сырых резин между собой
Приклеивание эбонитовых смесей (№ 2109, 1814,
1751 и др.) к металлу, а также дублирование
их между собой и с мягкой сырой резиной.
Усилие для отрыва от металла 60—100 кг/см2
между
Склеивание бутадиен-иитрильиых резни
собой с последующей их вулканизацией
Склеивание резни из синтетических каучуков и
приклеивание нх к металлу
Склеивание холодным способом резин между собой,
а также приклеивание их к металлу, стеклу,
дереву и другим материалам. Усилие для отрыва
от металла 13—20 кг/см2
Приклеивание холодным способом резины к
металлу, а также к металлу, окрашенному нитролаком.
Усилие для отрыва от металла 8 кг/см2
Резиновые клеи приготовляют растворением в клеемешалках
невулканизованных резиновых смесей в соответствующих
растворителях. Для клеев № 4508, 2572 и термопреновог о в качестве
растворителя применяют бензин марки «Галоша», а для клея
НС-30—дихлорэтан.
Термопреновый клей получают следующим способом.
Тщательно смешивают на вальцах натуральный каучук с 7,5% я-фенолсуль-
фоновой кислоты или с контактом Петрова. Полученную смесь
нагревают в термостате при 130—140° в течение 5 час, а затем
промывают водой и сушат в вакуум-сушилке при 50°. Полученный
термопрен растворяют в бензине в клеемешалке. Соотношение
термопрена и бензина в клее 1:8 и 1:12.
Требования к металлу и аппаратам,
предназначенным для гуммирования. Сталь,
чугун, олово, цинк, хром имеют высокую адгезию к резине и
поэтому хорошо покрываются ею. Свинец и алюминий, хотя и
покрываются резиной, но оказывают на нее некоторое вредное
воздействие, приводящее к ускоренному старению резины. Медь
непригодна для гуммирования вследствие того, что образующийся
на поверхности меди порошкообразный сульфид ухудшает
адгезию резины к меди и, кроме того, разрушающе действует на
24*
371
резину. Поэтому при необходимости гуммировать медную
аппаратуру на поверхность меди должен быть нанесен слой полуды.
Латунь хорошо покрывается резиной при содержании в
латуни не менее 30% цинка. Этим пользуются, когда хотят получить
резиновое покрытие по металлу, имеющее адгезию 60—70 кг 1см*.
Для этого на стальное изделие электролитическим способом
наносят слой латуни толщиной не более 10 р., а затем наклеивают
резиновую заготовку.
Чугун покрывается резиной хуже, чем листовая сталь.
Стальное литье не рекомендуется для гуммирования, так как оно часто
имеет пористую поверхность.
Резиной можно обкладывать самую разнообразную
аппаратуру: деревянную и металлическую, открытую (резервуары,,
смесители и т. п.) и закрытую (автоклавы, монтежю и т. п.).
Металлические аппараты и изделия, предназначенные для
гуммирования, в отношении конструкции и подготовки поверхности
должны удовлетворять тем же требованиям, какие были указаны
на стр. 207. Кроме того, должны соблюдаться следующие
условия:
1. Аппараты больших размеров должны быть рассчитаны на
давление 3 ати, когда резиновую обкладку предполагают
вулканизовать под давлением, вводя пар внутрь аппарата.
2. Для удобства вулканизации большие аппараты
целесообразнее изговлять разъемными из двух и более частей или же с
отъемной крышкой и дном; в особых случаях, когда аппарат
нельзя изготовить разъемным, он должен иметь люк (лаз) диаметром
не менее 800 мм. Длина патрубков и штуцеров должна быть
минимальной, достаточной лишь для заводки болтов (рис. 129,Л);
верхняя кромка аппарата должна быть обязательно закруглена.
3. Быстро вращающиеся металлические детали (корзины
центрифуг, крылатки вентиляторов и т. п.) должны быть
отбалансированы до гуммирования.
4. При обкладке резиной внутренней поверхности труб
резину накладывают до наружного края фланца.
5. Перед гуммированием труб следует весь трубопровод
предварительно собрать на месте и испытать под гидравлическим
давлением; при этом взаимное расположение отдельных элементов
нужно зафиксировать выбиванием номеров на фланцах.
6. При сборке гуммированного трубопровода небольшие
отклонения трубопровода по длине можно в известных пределах
компенсировать установкой прокладок—эбонитовых или
резиновых колец, специально для этого изготовленных; эти
прокладки-кольца надо заказать заблаговременно.
7. Длина отдельных труб, из которых монтируется
трубопровод, должна быть не более 4 ж, а диаметр не менее 37 мм.
Отклонения в диаметре не должны превышать пределов, допускаемых
ГОСТ на трубы; внутренние края труб в местах приварки к
фланцам следует хорошо зачищать и закруглять (рис. 129,/>).
372
8. Угол изгиба изогнутых деталей должен быть не менее 90°;
допускается изгиб только в одной плоскости и с одним радиусом
закругления; места изгиба труб и патрубков должны быть легко
доступны (рис. 129,?).
Эамругт/пь
/грая
Правильно
в
Рис. 129. Изготовление аппаратов под
гуммирование:
А. Аппарат со штуцером и верхним фланцем.
Б. Приварка и оОраОотка фланцев у труб. Б. Изгиб
труб.
9. Общая длина тройника или крестовины не должна
превышать 150 мм при диаметре 37 мм, 230 мм при диаметре 50 мм
и 300 мм при больших диаметрах. Длина бокового штуцера у
тройников и крестовин при диаметре 37 мм не должна быть более
35 мм, при диаметре 50 мм—не более 50 мм и при больших
диаметрах—не более 80 мм.
10. Все, без исключения, поверхности, предназначенные для
гуммирования, должны быть хорошо зачищены пескоструйным
аппаратом; после пескоструйной обработки подготовленную
поверхность надо промыть бензином и сразу подвергнуть
гуммированию. Если же по какой-либо причине гуммирование не
удалось произвести немедленно и подготовленная поверхность
вновь загрязнилась, то аппарат нужно поместить в вулканиза-
ционный котел и обработать паром давлением 2,5—3 ати в
течение 2—3 час.
373
11. При отсутствии пескоструйной аппаратуры для
подготовки поверхности новых, не сильно загрязненных аппаратов, можно
ограничиться только обработкой в вулканизационном котле;
сильно загрязненную поверхность необходимо предварительно
очистить химическим способом. После обработки паром в
вулканизационном котле поверхность металла надо очистить
металлическими щетками и наждачной бумагой, промыть бензином,
просушить, протереть тряпкой, промазать клеем и снова просушить.
3. СПОСОБЫ ГУММИРОВАНИЯ АППАРАТУРЫ
Покрытие аппаратуры резиной может быть произведено
следующими способами: '
а) нанесением латексно-эбонитовой смеси;
б) нанесением резинового клея;
в) приклеиванием сырой листовой резины.
Латексной смесью обычно покрывают металлические
поверхности, имеющие сложную конфигурацию: сита, плетеные корзины,
решетки и т. п. Для этого очищенную металлическую поверхность
промазывают резиновым клеем и, после некоторого подогревания,
на слой клея разбрызгиванием из пульверизатора наносят
эбонитовую латексную смесь. Эбонитовая обкладка, выполненная
этим способом, допускает такую же обработку и полировку, как
и обычный эбонит.
Гуммирование при помощи резинового клея производят
окунанием, при помощи кисти, пульверизацией или шпатлеванием.
Для этой цели применяют клей, приготовленный растворением
соответствующей резиновой смеси в бензине.
При гуммировании окунанием предварительно очищенное
металлическое изделие погружают на непродолжительное время в
жидкий резиновый клей и затем просушивают. Изделие окунают
несколько раз, пока не будет достигнута требуемая толщина
резинового покрытия. После этого резиновое покрытие подвергают
горячей вулканизации.
Этот же резиновый клей можно наносить на поверхность
кистью, а менее вязкий клей—пульверизатором.
При обкладке шпатлеванием металлическое изделие
предварительно промазывают более жидким резиновым клеем и после
просушки тонкого слоя наносят слой резиновой пасты любой
толщины. После полной просушки производят горячую
вулканизацию.
t Производились изыскания по электрофоретическому способу
отложения резины на металле. Однако полученные этим
способом покрытия имели плохую адгезию к черным металлам и,
вследствие некоторой пористости, через непродолжительное время
отслаивались от поверхности металла. Работы в этом
направлении было бы интересно продолжить.
374
Гуммирование аппаратов листовой резиной
Основым способом гуммирования аппаратов большого размера
-является обкладка металлической поверхности сырой листовой
резиной. Технологический процесс гуммирования состоит из ряда
операций, описанных ниже.
Промазка клеем поверхности аппарата.
Металлическую поверхность аппарата, подлежащую
гуммированию, промывают бензином, просушивают в течение 30 мин. и
промазывают 3 раза резиновым клеем. Промазку клеем
производят волосяными кистями, причем каждый слой клея наносят
после высыхания предыдущего. Сушку каждого из первых двух
¦слоев ведут в течение 40—60 мин., а последнего, третьего, слоя—
2—3 часа.
Для разбавления резиновых клеев и промывки поверхности
аппаратов применяется чистый бензин марки «Галоша» или
авиационный бензин.
Если аппарат подлежит обкладке эбонитом № 2109, или
полуэбонитом № 1751, или же мягкой резиной по подслою из эбонита
№ 1814, то поверхность аппарата следует промазать резиновым
клеем № 2572, разбавленным бензином (отношение клея к
бензину 1:8). При гуммировании аппаратов мягкой резиной № 2566
или № 829 поверхность аппарата покрывают 3 раза термопрено-
вым клеем, разбавленным бензином в отношении от 1:8 до 1:10,
а после этого наносят слой клея № 4508, разбавленного в
отношении 1:12, добавляя к нему 10% циматного клея * (отношение клея
к бензину от 1:20 до 1:30).
По истечении 1—1,5 часа после нанесения последнего слоя
клея промазанную поверхность покрывают чистой тканью
(холстом) для предохранения клея от загрязнения.
Дублирование и раскрой резины. Для
увеличения толщины резиновой обкладки склеивают между
собой отдельные листы резиновой или эбонитовой смеси. Для этого
листы промазывают клеем, просушивают в течение 20—30 мин.,
накладывают один на другой, после чего прикатывают роликом.
Сорт и число резиновых листов для дублированных пластин
в каждом отдельном случае устанавливают в зависимости от
условий, в которых будет работать гуммированный аппарат.
При дублировании мягких резин № 2566 и 1976 для
склеивания применяют клей № 4508, а при склеивании эбонитов № 2109,
1814, 1751 и эбонита № 1814 с резиной № 1976—клей № 2572
или № 194. Концентрация обоих клеев должна быть в пределах
от 1:8 до 1:10 (клей к бензину). При дублировании мягкой
резины № 2566 с эбонитом № 2169 следует применять клей № 4508
* Состав циматного клея: 50% натурального каучука (смокед-шитс),
50% цимата.
375
с добавкой циматного клея, разбавленного в отношении от 1:20 до
1:30.
Из дублированных пластин раскраивают по шаблонам
отдельные заготовки. Размеры и форма заготовок зависят от
размеров и конфигурации поверхностей аппарата, подлежащих
гуммированию.
Обкладка аппарата резиной. Обкладку
начинают со дна аппарата.
Выкроенную заготовку с одной стороны (прилегающей к
аппарату) покрывают клеем такого же состава и концентрации»
как и клей, нанесенный на поверхность аппарата, и просушивают
в течение 30—40 мин. После этого заготовку накладывают на
холст, которым покрыт слой клея на дне аппарата, тщательно
выравнивают и пригоняют. Холст из-под заготовки вытаскивают
постепенно, частями, по мере прикатки заготовки к металлу.
Прикатку производят сначала широким, а затем узким роликом.
Если аппарат имеет острые углы и прикатка заготовки
затруднена, то в этих углах следует предварительно приклеить
плинтусы из резины.
Между металлом и резиновой обкладкой, так же как и между
слоями резины, не должно оставаться пузырей воздуха, так как в
дальнейшем, во время эксплуатации при повышенной
температуре или при вакууме, оставшийся воздух прорвет резиновое
покрытие. Все обнаруженные пузыри следует проколоть иглой
и заклеить клеем.
На боковые стороны аппарата заготовки наклеивают снизу
вверх таким же образом, как и на дно аппарата.
Швы резиновой обкладки делаются внахлестку так, чтобы
последующий лист заготовки перекрывал предыдущий на 50—80 мм
(рис. 130, Л). При обкладке дублированной заготовкой из мягкой
резины № 1976 и эбонита № 1814 надо изготовлять заготовку
таким образом, чтобы при наклейке кромки эбонита соприкасались
встык, а край мягкой резины перекрывал бы эбонит. Для
усиления швов на них часто наклеивают ленточки (на рисунке не
показаны) из той же резины шириной 30—55 мм и толщиной 2 мм.
После обкладки аппарата резиновое покрытие промазывают
клеем; номер и концентрацию клея выбирают в соответствии с
указанием, приведенным выше на стр. 375.
Трехслойная обкладка. Трехслойную обкладку
применяют при гуммировании больших аппаратов, работающих
при повышенной температуре, например больших травильных
ванн. Такие аппараты по резиновому покрытию дополнительно
футеруют кислотоупорным кирпичом или фасонными камнями
на серном или кислотоупорном цементе (стр. 73 и 101).
Трехслойная обкладка (рис. 130,5) состоит из двух слоев
мягкой резины № 2566 и одного слоя эбонита № 2169,
находящегося между слоями мягкой резины. Каждый слой мягкой резины
должен иметь толщину 1,5—2 мм, а эбонитовый слой 3—4 мм.
376
ш
ill
Чтобы эбонитовый слой мог свободно расширяться, он не должен
составлять единого целого, а должен быть разобщен в швах
прослойкой мягкой резины, как это показано на рис. 130,?.
Сырую мягкую
резину приклеивают тер- $ 4 3
мопреновым клеем, при- К^f&ffi&ify*^^
чем сначала
обкладывают дно, а затем стенки
аппарата. Закроенный
и промазанный клеем
лист резины после
подсушки свертывают в
рулон. Чтобы не
произошло склеивания резины,
ее свертывают вместе
с полотнищем ткани.
Затем один край
резины накладывают на
соответствующее место
аппарата и постепенно
разворачивают рулон,
как это делают при об-
клейке обоями;
накладка идет постепенно
сверху вниз. Когда лист
полностью уложен на
место, производят при-
катку роликом,
тщательно удаляя пузыри
воздуха. Стыки между
обкладками дна и стенок
дополнительно
покрывают ленточками мягкой
резины. После
обкладки и промазки клеем резиновое покрытие подвергают вулканизации
одним из способов, описанных на стр. 380—384.
Гуммирование труб, отводов и
тройников. Гуммирование труб производят следующим путем.
Сначала раскраивают заготовкуv которая представляет собой
дублированную полосу из эбонита № 1814 толщиной 1,5 мм и резины
№ 1976 толщиной 2,8—3 мм, раскроенную в соответствии с
величиной внутреннего периметра трубы. Заготовку промазывают со
стороны эбонита № 1814 клеем № 2572, разбавленным в
отношении 1:8, а со стороны мягкой резины оба продольные края на
ширину 20—30 мм—клеем № 4508 концентрации 1:12.
Одновременно из мягкой резины толщиной 1 мм вырезают ленточку шириной
20—30 мм и промазывают с одной стороны клеем № 4508. После
просушки в течение 20—40 мин. ленточку наклеивают вдоль за-
377
В
Рис. 130. Типы обкладок.
А. Двуслойная обкладка. В. Трехслойная оокладка-
В. Заготовка викеля на дорне.
1—металл: 2 — эбонит № 1814; з — мягкая резина
№1976; 4—клей №2572; 5—клей №4508; 6—Дорн;
7—ленточки; 8—мягкая резина № 2566; 9—эбонит
№ 2169.
готовки со стороны мягкой резины так, чтобы половина ее по
ширине оставалась свободной. Заготовку загибают на дорне таким
образом, чтобы на свободный край ленточки накладывался
другой край заготовки (рис. 130,В). После этого шов прикатывают
металлическим роликом и из полученной резиновой трубы,
называемой викелем, вынимают дорн. Диаметр заготовленного викеля
должен быть на 1—2 мм больше внутреннего диаметра
обкладываемой трубы, а длина его—на 200—300 мм больше длины
трубы.
Труба, подлежащая обкладке, должна быть хорошо очищена,
промыта бензином, промазана 3 раза клеем № 2572, просушена
и после этого установлена горизонтально. В заготовленный ранее
викель вставляют дорн диаметром на х/8 меньше диаметра трубы
и один конец викеля, свисающий с дорна на 80—100 'мм,
перетягивают бечевкой. После этого викель обильно смачивают
бензином, вставляют в трубу и вынимают из него дорн. Трубу
оставляют для просушки на 4—10 час. После просушки концы викеля
обрезают так, чтобы оставались выступающие концы длиной 30—
40 мм, и викель прикатывают к трубе при помощи шарового
ролика на длинной ручке. Свободные концы викеля развальцовывают
и прикатывают роликом к поверхности фланцев до болтовых
отверстий; после этого излишнюю резину срезают.
При гуммировании труб полуэбонитом № 1751 обкладку
изготовляют из двух слоев 2-миллиметрового или трех слоев
1,5-миллиметрового эбонита. Дублирование производят на дорне,
применяя для склеивания клей № 2572. Края листов соединяют встык,
причем стык каждого слоя перекрывают следующим листом
эбонита. В остальном гуммирование труб полуэбонитом производится
так же, как и обкладка труб эбонитом № 1814 и резиной № 1976.
Викели для обкладки труб можно изготовлять из сырой
резиновой смеси на червячном прессе.
Гуммирование отводов, патрубков и других
фасонных деталей трубопровода производят аналогично
гуммированию труб с той разницей, что викели вставляют, пользуясь
гибкими резиновыми дорнами.
Обкладка кранов. При гуммировании кранов
применяется эбонит № 2109 толщиной 1,5 мм. Эбонит дублируют до
толщины 9—10 мм и вырезают следующие заготовки: стенок и
дна корпуса крана; стенок, верха и дна пробки крана; стенок
прохода и фланцев корпуса; шейки и стенок прохода пробки.
Для стенок сальника эбонит дублируют до толщины б мм. При
дублировании, а также для приклейки эбонита применяют клей
№ 2572, разбавленный в отношении 1:8.
Очищенные детали промазывают клеем 3 раза;
промежуточные слои клея сушат в течение 30—40 мин., а окончательную
сушку ведут в течение 1,5—2 час. для пробок и 2—3 часа для
корпусов.
.378
Обкладку корпуса крана производят следующим образом.
•Сначала на торцовые поверхности корпуса накладывают борты,
которые прикатывают роликом. Одновременно на деревянной
болванке сгибают заготовку корпуса; стык делают внахлестку и
прикатывают роликом. Полученную заготовку обильно
смачивают бензином и быстро вставляют в корпус крана; после этого
ее сушат в течение 7—10 час. и прикатывают роликом. Затем в
обкладке вырезают проходное отверстие и в проходные штуцеры
крана вставляют смоченные в бензине заготовки, которые после
сушки прикатывают роликом. В последнюю очередь заделывают
швы и обкладывают фланцы. Обкладку пробЪк и сальников
производят обычным методом.
Обкладка центрифуг. В качестве обкладочного
материала, а также для изготовления трубок применяют полуэбонит
№ 1751, который предварительно дублируют до толщины 3—6 мм.
Сначала приклеивают резиновые плинтусы в верхних и
нижних углах барабана; затем из дублированной резины вырезают
заготовку для дна, которую намазывают клеем, подсушивают и
прикатывают ручным роликом. После этого производится обкладка
дырчатого цилиндра корзины центрифуги. Обычный размер
отверстий 3—4 мм. Если толщина резиновой обкладки должна
быть не меньше Б мм, то отверстия в стальном барабане
рассверливают до диаметра 14 мм, а на червячном прессе изготовляют
трубки наружным диаметром 14 мм и внутренним диаметром 4 мм.
Эти трубки разрезают на куски, несколько более длинные, чем
толщина стенки корзины, и вставляют во все отверстия цилиндра.
Трубки должны быть туго укреплены в отверстиях. Перед
установкой их предварительно погружают в резиновый клей.
Необходимо следить за тем, чтобы трубки не выступали над внутренней
поверхностью цилиндра; выступающая часть трубок должна быть
срезана заподлицо с внутренней поверхностью цилиндра.
После этого на промазанную клеем внутреннюю поверхность
барабана накладывают внутреннюю обкладку. Плотно прикатав
обкладку, ее прокалывают иглой через центры трубочек с
наружной стороны барабана При этом необходимо хорошо поддерживать
резину с внутренней стороны, чтобы обкладка при прокалывании
не отслоилась. Когда все отверстия проколоты и разделаны,
трубки осторожно срезают заподлицо с наружной поверхностью
барабана. Те же самые операции повторяют затем и при обкладке
наружной поверхности цилиндра.
Для придания отверстиям в корзине центрифуги правильной
фэрмы в трубочки вставляют конусные металлические шпильки,
припудренные тальком.
После обкладки наружной поверхности барабана покрывают
эбонитом верхние борта и дно барабана. Швы делаются
внахлестку, причем обкладка цилиндра перекрывается эбонитом,
приклеенным на дне и верхней части цилиндра. Для усиления швов
следует дополнительно наклеивать ленточки из того же эбонита.
379
Обкладка резиной деревянных
аппаратов. Для изготовления деревянной аппаратуры, которая в
дальнейшем подлежит обкладке резиной, следует применять сухое
твердое дерево, без трещин, выкрошенных сучков, свищей и т. п.
Лучшими породами дерева для этой цели являются дуб, липа,
береза, клен.
Для покрытия деревянных аппаратов применяют мягкую
резину (толщиной 3—4 мм), которую еще до приклеивания
подвергают вулканизации. Поверхность деревянного аппарата,
подлежащего гуммированию, тщательно очищают от загрязнений и
после просушки промазывают 3 раза термопреновым клеем
концентрации от 1:8 до 1:10. Затем аппарат сушат в течение 30—40 мин.
и после этого промазывают клеем № 4508 концентрации от 1:10
до 1:20 с добавкой циматного клея. В зависимости от
конструкции аппарата и температуры окружающего воздуха сушку
циматного клея ведут в течение 2—6 час. Затем последовательно
выполняют следующие операции:
1) приклеивание в углах аппарата резиновых плинтусов;
2) приклеивание и прикатка вулканизованной резины к
поверхности аппарата;
3) накладка на швы вулканизованных резиновых полосок и
сушка аппарата.
Если на швы накладываются ленточки из невулканизован-
ной резины, то производят вулканизацию открытым способом
кипящей водой в течение 4—5 час.
Вместо термопренового клея можно применять клей № 88
или смесь специальных клеев № 1 и 2. Смешивание клеев № 1
и 2 в отношении 1:1 нужно производить только перед
употреблением, так как эти клеи самовулканизующиеся и вулканизуются
через 24—28 час. после их смешивания. Концентрация раствора
каждого клея в бензине 1:8 (клей к бензину).
Вулканизация резиновых обкладок
В зависимости от конструкции аппарата, обкладываемого
резиной, требуется различная подготовка его к вулканизации.
Приводим несколько типовых примеров такой подготовки.
При обкладке цистерн перед вулканизацией производят бин-
товку наружной части люка тканевыми лентами шириной
80—100 мм. Это делают для того, чтобы избежать отслаивания
резины, наклеенной на наружную поверхность люка, и местного
охлаждения при вулканизации.
Пробковые краны (пробки и корпуса), сальники, патрубки,
тройники, крестовины, отводы и другие короткие части
трубопроводов перед вулканизацией набивают тяжелым шпатом, чтобы
плотно прижать резиновую обкладку к металлу. Трубы с той же
целью надевают на дорны.
380
В отверстия барабана центрифуги перед вулканизацией
вставляют для сохранения требуемых размеров отверстий конусные
металлические шпильки, припудренные тальком.
Контейнеры, автоклавы, монтежю и другие подобные им
аппараты перед вулканизацией скрепляют болтами для плотного
прилегания крышки или днища к основному корпусу*и для
достижения полной герметичности в местах соединения.
Процесс вулканизации заключается в том, что
подготовленное покрытие или изделие из резиновой смеси нагревают в течение
определенного времени при строго определенной температуре.
Рис. 131. Вулканизационный котел с
затвором крышки:
байонетным
—стальная обойма; 2—зубцы,- 3—проемы; 4—выступы;
5—отверстие для рычага.
Для вулканизации гуммированных аппаратов применяют
следующие способы:
1) вулканизация в котле;
2) открытая вулканизация в растворе, в воде или перегретым
паром;
3) вулканизация непосредственно в гуммированном
аппарате.
Вулканизация в котле обычно производится
путем непосредственного воздействия насыщенного острого
пара на гуммированную аппаратуру или путем обогрева паром
форм, в которые помещены гуммированные изделия. Формы
применяют в тех случаях, когда требуется придать детали
определенную конфигурацию поверхности, как, например, при
изготовлении шаровых клапанов, рифленых планок и т. п.
381
Корпус и крышки вулканизационного котла снабжены бай-
онетным затвором (рис. 131), для чего к корпусу котла приварена
стальная обойма /, имеющая проемы 3 и зубцы 2, а на крышке
посажено стальное кольцо с выступами 4. При закрывании крышки
выступы 4 входят в проемы 3. Затем крышку поворачивают при
помощи рычага, вставляемого в отверстие 5, и выступы 4 заходят
на зубцы 2. Для облегчения работы крышку подвешивают на
поворачивающемся кронштейне. Уплотнение между крышкой и
корпусом котла достигается резиновой прокладкой.
Продолжительность вулканизации зависит от состава и
толщины резинового покрытия, а также от формы и толщины
металлических стенок аппаратов. В табл. 86 приведен режим
вулканизации резиновых покрытий, чаще всего встречающихся в
практике производства гуммировочных работ.
Таблица 86
Режим вулканизации резиновых покрытий в вулкаиизационном котле
Операция
Подъем давления .
Вулканизация . , .
Подъем давления ,
Вулканизация . . .
Подъем давления .
Вулканизации . . .
Подъем давления .
Вулканизация . . .
Спуск давления . .
Вулканизация . . .
Спуск давления . .
Вулканизация . . .
Спуск давления , .
Вулканизация . . .
Спуск давления . .
Краны, покрьпые
эбонитом № 2109
!
давление
пара
ати
0—1,3
1,3
1,3-1,6
1,6
1,6-2,3
2,3
2,3-2,8
2,8
2,8—2,0
2,0
2,0-1,3
1,3
1,3-1,0
1,0
1,0—0
продолжительность
операции
мин.
60
?0
10
60
10
40
20
90
10
20
30
20
10
20
30
520
Центрифуги и трубы,
покрытые эбонитом
№ 1751
давление
пара
0-1,5
1,5
1,5-2,4
2,4
2,4—3
3
—
—
3—2,4
2,4
2,4-1,5
1,5
—
1,5-0
продолжительность
операции
мия.
30
30
20
20
20
270
—
—
30
40
30
20
—
—
30
540
Аппаратура,
покрытая резиной № 1976
с подслоем № 1814
©
0-1,0
1,0
1,0-2,0
2,0
2,0-2,8
2,8
—
—
2,8-1,5
1,5
1,5—0
продолжительность
операции
мин.
i
20
10
20
10
20
180
—
—
20
10
—
—
—
—
30
320
382
В последнее время после вулканизации начали применять
водяное охлаждение под воздушным давлением. При этом способе
по окончании вулканизации одновременно с пуском пара в котел
подают сжатый воздух и аппаратуру обрызгивают водой.
Давление сжатого воздуха должно быть равным давлению пара. Такой
режим вулканизации приведен в табл. 87.
Таблица 87
Режим вулканизации резиновых покрытии при водяном охлаждении
Название операции
Центрифуги и трубы,
покрытые эбонитом
№ 1751
S
X
да
Ann арату pa,
покрытая резиной № 1976
с подслоем № 1814
CD
S
Ж н Е
III
E
Подъем давления пара
Вулканизация
Подъем давления пара
Вулканизация
Спуск давления пара
Вулканизация
Спуск давления пара
Охлаждение водой при давлении
воздуха
Спуск-давления воздуха . . . .
0—2,4
2,4
2,4-3,0
3,0
3,0—2,4
2,4
2,4—2,0
2,0
2,0—0
15
40
20
270
30
20
30
60
20
505
0-3,0
3,0
3,0-2,0
15
180
10
2,0
2,0—0
60
20
285
Вместо пара можно применять и другие теплоносители,
например горячий воздух. Этим способом обычно вулканизуют
детали, покрытые резиновым клеем методом окунания или зашпат-
леванные резиновой смесью в виде пасты.
Открытая вулканизация. Резиновая обкладка
аппаратов больших размеров (например, травильные и
электролитические ванны, сборники, резервуары и т. п.) вулканизуется
при помощи перегретого пара, а также кипящих растворов или
кипящей воды.
Вулканизацию в воде применяют при покрытиях дублированной
в 2—3 слоя мягкой резиной № 2566 или № 829. Этим способом
гуммируют аппараты, работающие в агрессивных жидкостях при
атмосферном давлении и невысоких температурах.
При вулканизации покрытий из резины № 829 в обложенный
резиной аппарат помещают паровой змеевик, а сам аппарат на-
зяа
полняютводой. Расстояние от труб змеевика до дна и стенок
аппарата должно быть не менее 200 мм.
Пар пропускают через змеевик с таким расчетом, чтобы раствор
начал кипеть не ранее чем через 2 часа после начала подогрева.
Процесс вулканизации продолжается 5—6 час, считая с момента
начала кипения. По окончании вулканизации подачу пара в
змеевик прекращают; змеевик вынимают и из аппарата* выливают воду.
Конец вулканизации определяют путем испытания образцов из
той же резиновой смеси, из которой выполнена обкладка,
специально подвешиваемых в аппарат до начала вулканизации.
Гуммированный аппарат промывают водой от загрязнений,
осматривают и подвергают испытанию.
Если покрытие состоит из дублированных трех слоев резины
(резина № 2566, эбонит №2169 и резина №2566), то открытую
вулканизацию производят в 40%-ном растворе хлористого кальция;
температура должна быть не ниже 108°. Нагревание производят
паром, пропуская его через змеевики, уложенные в самом
аппарате. Чтобы нагреть резину, наложенную на бортах аппарата,
верхнюю часть его окружают специальным кожухом, прикрепляя
последний к аппарату хомутом на уплотняющей резиновой
прокладке. Процесс вулканизации продолжается 25—30 час.
При вулканизации перегретым паром A15—120°) аппарат
закрывают плотно крышкой и на нее кладут небольшой груз. Пар
до поступления в аппарат проходит по змеевику, обогреваемому
горящим углем, коксом или дровами. Этот метод вулканизации
вполне себя оправдал.
Вулканизация непосредственно в
гуммируемом аппарате. Вулканизацию резиновых
обкладок аппаратов больших размеров, рассчитанных на работу
под давлением, производят путем пуска пара непосредственно в
аппарат. Таким способом производят вулканизацию резиновых
обкладок железнодорожных цистерн и других аппаратов, не
помещающихся по своим габаритам в вулканизационный котел.
Перед вулканизацией аппарат должен быть оборудован
аналогично вулканизационному котлу всеми необходимыми
коммуникациями для подвода пара и отвода конденсата, а также
снабжен контрольно-измерительными приборами (термометр,
манометр, предохранительный клапан и т. п.).
Приемка, эксплуатация и ремонт гуммированных аппаратов
Готовые резиновые покрытия подвергают осмотру и
простукиванию деревянным молотком. Окончательною приемку аппаратов
производят после испытания аппарата гальванометрическим
методом или детектором (стр. 284—287).
Срок службы гуммированных аппаратов зависит от обращения
с ними при монтаже и во время эксплуатации. Необходимо пред-
384
охранять резиновые обкладки от падения на них инструментов;
если же это случилось, то надо проверить, не повреждена ли
обкладка.
При установке гуммированных насосов следует тщательно
проверить, удалены ли все посторонние тела из находящихся
над ними резервуаров и трубопроводов. При засорении стоков
или клапанов следует осадки растворить водой и затем смыть}
клапаны же после этого нужно разобрать и вычистить.
По резиновой обкладке внутри аппаратов следует ходить в
резиновых или войлочных туфлях, но не в сапогах с гвоздями
на подошвах. Во время работы или чистки не следует
пользоваться металлическими и другими твердыми инструментами, если
возможно прикосновение их к резиновой обкладке. Скребки,
мешалки или лопаты необходимо покрыть резиной.
Давление, температура и концентрация жидкости при
эксплуатации не должны быть выше тех пределов, для которых аппарат
предназначен. Необходимо оберегать эбонитовую обкладку от
резких температурных колебаний, так как при этом эбонит быстро
разрушается.
По окончании процесса обкладки резиной, а также при
эксплуатации гуммированной аппаратуры могут обнаружиться дефекты—
отставание резинового покрытия, пузыри, расслоения, трещины,
различные включения, рваные места в резине и т. п. Все эти
дефекты исправляются различными методами, зависящими от
сорта резины, которой покрыт аппарат. ,
При ремонте обкладки из резины № 829 или 2566 резиновую
обкладку в поврежденном месте отдирают до металла, а края
резины срезают на конус. Зачищенные металл и резину
промывают бензином и просушивают 15—30 мин. После этого два раза
промазывают металл 10%-ным термопреновым клеем и
просушивают первый раз в течение 20—40 мин., а второй раз в течение 30—
60 мин. После второй сушки металл и резину промазывают клеем
№ 4508. Небольшая заплата должна точно входить в
подготовленное для нее углубление; при значительных размерах заплаты
ее кромка должна перекрывать дефектное место на 30—50 мм.
После прикатки роликом края заплаты срезают с таким расчетом,
чтобы ее кромки перекрывали дефектное место всего [на
10—20 мм.
Если заплаты невелики, то вулканизацию можно производить
электрическим утюгом или струей острого пара, направленной
на прикленную заплату, на которую должна быть наложена
металлическая пластинка. Вулканизация продолжается до того
момента, пока на заплате не перестанут оставаться следы от
воздействия тупым предметом, т. е. уже не будет заметна остаточная
деформация. При вулканизации заплаты в котле режим вулканизации
для резины № 829 следующий: подъем давления 0—0,8 ати в
течение 20 мин., затем вулканизация 10 мин.; подъем давления
0,8—1,6 ати 20 мин., вулканизация 10 мин.; подъем давления
25 Поляков 385
1,6—2,5 ати 20 мин., вулканизация 30 мин.; спуск давления
2,5—0 ати в течение 30—50 мин.
При ремонте обкладки из полуэбонита № 1751 подготовленное
соответствующим образом место повреждения трижды
промазывают клеем № 2572, разбавленным в отношении 1:8, с
промежуточной просушкой в течение 30—40 мин. и окончательной просушкой
не менее 60 мин. Заготовку полуэбонита № 1751,
предназначенного для заплаты, промазывают клеем, просушивают, накладывают
на дефектное место, прикатывают роликом и подвергают
вулканизации в котле соответственно режиму для полуэбонита № 1751,
приведенному в табл. 86, с той лишь разницей, что подъем
давления до 1,5 ати продолжается не 30, а 80 мин.
Небольшое повреждение на резине можно залить
расплавленным термопреном, нагревая его открытым пламенем.
Поврежденное место протирают бензином, смазывают термопреновым
клеем, высушивают и после этого на него капают расплавленным
термопреном. После застывания термопрена избыток его снимают
ножом и поверхность зачищают наждачной шкуркой.
Покрытия гуммированных аппаратов можно ремонтировать
фактисом, если только данная среда и температурный режим не
вызывают разрушения фактиса и если в аппарате при
эксплуатации отсутствует механическое воздействие на гуммировку.
Такой ремонт не требует сложного оборудования, занимает мало
времени, и аппарат можно быстро ввести в эксплуатацию. В этом
случае металл подготовляют так же, как и при ремонте резиной.
Фактис наносят на гуммировку внахлестку с перекрытием кромок
резины на 50—100 мм; общая толщина покрытия, наносимого
в два слоя, составляет 8—10 мм. Приготовление и нанесение
фактиса на металл описаны на стр. 388.
Техника безопасности
В помещении, где производится гуммирование, должна быть
общая приточно-вытяжная вентиляция с местными отсосами от
аппаратов, в которых могут выделяться пары бензина.
В помещениях, где производят работы с бензином, клеями
и другими веществами, содержащими бензин, ни в коем случае
нельзя допускать искрообразования. По этой причине строго
запрещается зачистка рашпилем и другими металлическими
инструментами промытых бензином, но не высушенных и не
продутых для удаления паров бензина аппаратов.
При производстве работ в металлических аппаратах
разрешается применять электрические лампы напряжением не свыше
12 в. Совершенно не допускается применение металлических
инструментов, если в аппарате производились или производятся
работы с бензином. Закрытые аппараты (имеющие только лазы)
во время работы с бензином должны непрерывно вентилироваться.
386
Литература к гл. XI
1. Г. И. Глазунов, Общая технология резины, Госхимиздат, 1949.
2. Ф. Ф. К о ш е л е в, Технология резины, Госхимиздат, 1951.
3. Б. А. Д о г а д к и и, Химия н физика каучука, Госхимиздат, 1947.
4. П. Н. 3 м и и, И. М. Б а р с к о в, Машины и аппараты резиновой
промышленности, Госхимиздат, 1951.
5. Г. А. Б а л а л а е в, Защита аппаратуры гуммированием, Коррозия и
борьба с ней № 4, 28 A940).
6. К. А. Поляков, Защитные покрытия на основе каучука. Курс лекций
по экономии цветных металлов. Лекция 30, Металлургиздат, 1943.
7. Г. Ш. И з р а е л и т, Механические испытания резины и каучука, Гос-
хнмиздат, 1949.
8. Г. В. Ж е м ч у ж н н, Причины брака и новые методы в технологии
гуммирован ня железнодорожных цистерн, Хим. пром. № 11, 22 A948).
9. А. Н. Михайлов, Гуммирование как средство антикоррозионного
покрытия химической 'аппаратуры, Госпланиздат, 1940.
10. В. Г. Рождественский, О гуммировании аппаратуры, Каучук н
резина № 6, 39 A940).
11. В. А. Лепетов, Производство резиновых технических изделий,
Госхимиздат, 1946.
12. Г. А. Балалаев, Защита аппаратуры резиной, Сборник «Неметаллические
химически стойкие покрытия аппаратуры и строительных [конструкций»,
Стройиздат, 1951.
ГЛАВА XII
РАЗЛИЧНЫЕ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ
I. ФАКТИС
Фактис представляет собой твердый продукт, получаемый
путем обработки серой или хлористой серой различных
растительных масел или жиров. В первом случае получаются темные
(горячие) фактисы, а во втором—светлые (хлорные) фактисы.
Для получения светлого фактиса требуется хлористой серы:
при льняном масле—30%, сурепном—22%, хлопковом—45%,
касторовом—20 %.
При образовании фактиса выделяется значительное количество
тепла. Повидимому, при этом одновременно происходят реакции
полимеризации, присоединения и замещения.
В качестве антикоррозионного покрытия применяют фактис,
изготовленный из сурепного масла. Для увеличения
механической прочности в фактис вводят барит или маршалит. Для
нейтрализации соляной кислоты, выделяющейся в процессе
получения фактиса, в смесь добавляют окись магния.
После отверждения фактис имеет следующие свойства:
уд. вес 1 ,5—1,8г/сж3 (в зависимости от взятого наполнителя);
адгезия к дереву, металлу, керамике б—12 кг/см2; предел прочности
при растяжении 8—12 кг/см2. Фактис стоек при температуре 20—
25° против действия кислот следующих концентраций: соляной—
до 25%, серной—до 40%, фосфорной—до 20% и лимонной—
25* 387
до 30%. Фактис хорошо противостоит также действию растворов
цинковых, никелевых, свинцовых и медных солей, применяемых
в качестве электролитов в гальваностегии, а также аммиачных
и карбонатных растворов. Его не следует применять при защите
аппаратуры от воздействия кислот концентрацией ниже 3%,
так как в этих кислотах, а также в воде фактис набухает и
постепенно разрушается. Фактис быстро разрушается в аппаратах,
где имеются растворы едких щелочей, азотная кислота,
концентрированная серная кислота, хлор и нитробензол.
Фактис подвержен процессу старения, которое сопровождается
потерей эластичности, в результате чего фактис становится грубым,
кожистым на ощупь.
Для изготовления фактиса смешивают 100 вес. ч. сурепного
масла с 3 вес. ч. окиси магния, тщательно перемешивают смесь и
вводят в нее 190 вес. ч. барита. После перемешивания массу
оставляют в покое на 10—12 час. Затем снимают пену и снова
перемешивают массу, после чего замес считается готовым, и в него
можно вводить хлористую серу.
Хлористую серу добавляют в тщательно промешанную
массу в количестве 8% по отношению к весу массы или 22% по
отношению к сурепному маслу. Затвердевание массы происходит
через 5—10 мин., и поэтому хлористую серу вводят лишь тогда,
когда аппарат полностью подготовлен для покрытия, т. е. очищен
и установлен в нужное положение.
Нанесение покрытий из фактиса. Стальная
аппаратура, предназначенная для покрытия фактисом, должна
отвечать тем же требованиям, какие предъявляются к аппаратуре,
подлежащей гуммированию.
Деревянную аппаратуру следует изготовлять из сухого
материала. Круглые аппараты собирают из клепок впритык на
шпонках. С внутренней стороны резервуара, на клепках в местах стыков,
снимают фаски шириной до 5 мм. При сборке деревянных
аппаратов конической или цилиндрической формы места соединений
клепок и уторов промазывают жирным фактисом и лишь после
этого окончательно стягивают бандажами (жирный фактис
приготовляют из той же массы, но хлористой серы берут не 8,
а 6%).
Собранный аппарат устанавливают почти горизонтально с
небольшим уклоном к утору, причем аппарат ставят так, чтобы
его можно было повертывать. Приготовленный фактис выливают
на подготовленный участок и быстро разравнивают. Размер
покрываемого участка зависит от количества заготовленного
фактиса. Массу удобнее всего приготовлять в небольшом
железном резервуаре емкостью 10—15 л. После покрытия определенного
участка аппарат повертывают с таким расчетом, чтобы
следующий участок соединился с первым и т. д. После нанесения
первого слоя наносят второй, наблюдая за тем, чтобы места
соединения в нижнем слое находились в середине участков второго слоя.
388
Общая толщина слоя фактиса 12—15 мм (в зависимости от
размеров аппарата и условий его эксплуатации). Наносимый
слой фактиса должен постепенно утолщаться ко дну аппарата,
чему способствует установка аппарата с уклоном к утору.
После покрытия стенок аппарат следует установить на
постоянное место в цехе и затем нанести слой фактиса толщиной 10 мм
на дно; поверхность покрывают участками, как и при покрытии
стенок.
На слой фактиса на дне следует уложить плашмя
кислотоупорный кирпич. Швы заливают фактисом, а поверх кирпича наносят
еще один слой фактиса толщиной 10—15 мм.
Прямоугольные деревянные и стальные аппараты покрывают
фактисом также в два слоя, тем же методом, что и
цилиндрические деревянные аппараты.
Стальные аппараты цилиндрической формы покрывают или
участками, как деревянные резервуары, или же центробежным
способом. При последнем способе сначала покрывают фактисом
дно аппарата, штуцеры и люки. Затем прикрепляют болтами
крышку на резиновой прокладке. Аппарат устанавливают в гори:
зонтальном положении на специальных роликах, позволяющих
его вращать, и наливают в аппарат через штуцер или люк жидкий
фактис. Вращают аппарат 20—30 мин. За это время фактис почти
полностью затвердевает.
Для защиты покрытия из фактиса от механических
повреждений часто по слою фактиса производят футеровку
кислотоупорным кирпичом или керамическими плитками. Футеровку
производят, как описано на стр. 103, стой разницей, что для образования
горизонтальных швов между кирпичами подкладывают не
кусочки метлахских плиток, а кусочки отвердевшего фактиса.
Испытание покрытия из фактиса на непроницаемость
производят методами, описанными на стр. 284. Если при осмотре
или испытании будут обнаружены дефекты, то
поврежденное место следует расчистить острым инструментом, затем
стальной щеткой, а после этого залить фактисом. Если
зачищенная поверхность влажная, то ее необходимо протереть тряпкой
и высушить.
2. ДРЕВЕСИНА
Химическая стойкость древесины по отношению к растворам
солей и слабых кислот общеизвестна. Если правильно учесть и
надлежащим образом использовать физические свойства и
химическую стойкость древесины, то она во многих случаях с
успехом может заменить металлы.
Преимущества дерева весьма существенны: легкость
механической обработки, сравнительно высокая механическая прочность
при малом объемном весе, упругость и способность поглощать
вибрации, малый коэффициент термического расширения, плохая
389
теплопроводность, хорошая химическая стойкость, дешевизна и
распространенность древесных пород. Однако древесина
обладает и рядом недостатков, главными из которых являются высокая
гигроскопичность, загниваемость, горючесть, анизотропность,
непостоянство объема, зависящего от влажности древесины.
Физико-механические свойства древесины сильно зависят
от породы дерева, а для одной и той же породы—от возраста,
времени рубки, климата, влажности, местоположения в стволе,
наличия пороков и пр. Влажность древесины оказывает большое
влияние на ее механические свойства. Прочность древесины
уменьшается при повышении ее влажности.
Механические свойства древесины в разных направлениях по
отношению к древесным волокнам различны. Поэтому их
определяют по трем разрезам: поперечный разрез—плоскость,
перпендикулярная оси ствола дерева; радиальный—плоскость,
проходящая через ось ствола; тангентальный—плоскость, проходящая
параллельно радиальному разрезу на некотором расстоянии от
оси ствола.
Механические свойства некоторых древесных пород
приведены в табл. 88. Помещенные в таблице величины представляют собой
средние арифметические значения, полученные при испытании
древесины без пороков (сучков, трещин и др.) и при
стандартной влажности A5%).
Подавляющее большинство минеральных солей не только не
действует разрушающе на дерево, но консервирует древесину,
предохраняя ее от загнивания. Дерево широко применяют в
пищевой промышленности для хранения рассолов, содержащих,
кроме хлористого натрия, органические кислоты.
Растворы хлористых солей калия, кальция, цинка и аммония,
сернокислых солей цинка, железа, никеля, натрия и аммония,
а также и других солей практически не действуют на дерево.
В текстильной промышленности широко применяют
деревянную аппаратуру для крашения тканей в щелочных и кислых
растворах.
Мыльные растворы при наличии в них как едких, так и
углекислых щелочей, даже при повышенных температурах,
практически не действуют на древесину. К растворам аммиака малых и
средних концентраций дерево также вполне устойчиво.
Дерево является устойчивым материалом по отношению к
уксусной, щавелевой, муравьиной, лимонной и другим органическим
кислотам. В производстве этих кислот и их солей дерево широко
применяют как материал для аппаратуры.
Серная кислота концентрации выше 10% заметно разрушает
древесину; концентрированная серная кислота ее обугливает.
При повышенных температурах даже разбавленная серная
кислота разрушает древесину, подвергая ее гидролизу. На холоду
допустимо пользование деревянными резервуарами для серной
кислоты концентрации до 10%. К азотной кислоте дерево совершен-
зео
Таблица 88
Механические свойства некоторых древесных пород
Порода и район
Сосна; европейская часть СССР
Ель обыкновенная; северный и
и центральный районы
европейской части СССР. . .
Ель сибирская, дальневосточная
Пихта кавказская
Лиственница сибирская . .
Ясень обыкновенный; Кавказ
Дуб; сред неволжские и
центральные районы
Бук восточный; Кавказ .
Береза; Горьковская обл. . .
Береза желтая дальневосточная
Береза черная дальневосточная
Липащ Кавказ
Липа; средняя полоса
европейской части СССР . . . .
Объемный
вес
0,51
0,48
0,46
0,43
0,7
0,69
0,70
0,65
0,63
0,72
0,73
0,48
0,50
при
сжатии
вдоль
волокна
422
438
389
410
515
531
497
474
528
562
537
380
300
Предел
прочности,
при. опалывании
по танген-
тальной
плоскости
64
76
69
76
125
134
90
134
123
156
142
iio
радиальной.
плоскости
76
79
78
75
115
126
80
103
99
127
117
кг/см?
при
растяжении
вдоль
волокна
1173
1028
931
1291
1806
.
1391
—
—
1935
_
при изгибе
в танген-
m q у* т ?ГСЧ\Т
1 dJIbiiUIVI
направлении
829
744
721
733
974
1122
963
933
974
ИЗО
1074
700
555
Vnfl Т1 ИМИ
изгиб
в тангенталь-
ном
направлении
кг м/сма
0,220
0,201
0,162
0,191
0,258
0,364
0,320
7
0,353
0,475
0,511
0,408
0,260
0,160
Твердость *, кг/см*
вдоль
волокна
ИЗ
240
—
336
503
735
693
860
440
— -
—
.
90
в танген-
тальном
направлении
85
159
—
225
435
640
593
507
410
—
—
78
'Твердость древесины характеризуется величиной груза, необходимого для вдавливания в , древесину стальной полусферы с
площадью большой онружности 1 см* на глубину радиуса, равного 5,64 мм.
но неустойчиво. Разбавленные растворы соляной кислоты,
содержащие до 10% НС1, при нормальной температуре весьма слабо
действуют на дерево. Плавиковая кислота действует примерно
так же, как и соляная кислота.
Метиловый, этиловый и другие спирты не действуют на дерево.
При воздействии высокопроцентного спирта наблюдается
уменьшение объема дерева. Растительные и минеральные масла также
не действуют на дерево. Высыхающие масла, пропитывая
древесину, значительно увеличивают ее антикоррозионную стойкость.
Химическая аппаратура из дерева
Аппараты круглого сечения изготовляют из
клепок хвойных пород дерева: сосны, лиственницы, ели, пихты.
Иногда применяют дуб, но чаще всего—сосну.
Древесина в клепках не должна иметь следующих пороков:
гнили, сквозной заболони, покоробленности, свилеватости,
сердцевинной трубки, выпадающих роговых сучков, трещин и
червоточин.
Таблица 89
Размеры клепок и бандажей
Число клепок
26
31
36
36
36
40
40
44
48
48
50
52
52
угол
Центральный
градусы
13
11
10
10
10
9
9
8
7
7
6
6
6
Стрела дуги
мм
внутренней
4,0
3,6
3,2
3,2
3,2
2,8
2,8
2,6
2,4
2,4
2,2
2,2
2,2
внешней
4,3
3,9
3,5
3,5
3,2
3,2
3,0
2,8
2,6
2,6
2,4
2,4
2,4
?
к
а
Толщина кле
мм
40,0
43,0
48,0
52,0
60,0
64,0
71,0
77,0
83,0
86,0
92,0
98,0
100,0
I
в)
Бандажи
круглая сталь
диаметр
мм
вес 1 м
кг
полосовая
сталь
размеры
мм
вес 1 м
кг
1000
1200
1400
1500
1700
1800
2000
2200
2400
2500
2700
2900
3000
392
150)
150
150)
200^
200 1
200,1
250
250
250
300 ч
300
300
300
8
10
0,300
4/20
0,391
0,495
4/30
5/35
0,611
5/40
0,624
0,395
1.363
1,558
Длину клепок устанавливают в зависимости от объема
резервуара и его назначения. Размеры клепок и бандажей (обручей)
устанавливают согласно табл. 89. Для менее ответственных
аппаратов толщина клепки может быть уменьшена на 30%.
г
Рис. 132. Соединение клепок.
д
А. Соединение шпунтом. Б. Соединение рейкой. В.
Соединение впритык на шипах. Г. Простой шов. Д.
Соединение гребешком.
Каждая клепка должна быть гладко выстрогана со всех
сторон по соответствующему профилю; она может быть
шпунтованной и нешпунтованной. На рис. 132 показаны соединения клепок.
Клепки днища должны быть в 1,2—1,3 раза толще, чем клепки
стенок.
Рис. 133. Деталь вреза в цилиндрическую часть аппарата,
А. Односторонний врез. Б. Двухсторонний врез.
В. Односторонний врез с расклиниванием.
Деталь сопряжения дна с вертикальными клепками,
называемая врезом или утором, показана на рис. 133. Наиболее часто
применяют односторонний и двухсторонний врезы (рис. 133, Л и Б).
Врез, представленный на рис. 133, В, наиболее надежен, но
требует более тщательного выполнения, чем оба предыдущие.
Размеры для последнего вреза приведены в табл. 90.
393
Таблица 90
Размеры врезов (утора) для аппаратов круглого сечеккя
(по рис. 133)
Обозначения
на рисунке
М
My
А
В
С
Размеры
мм
50; 63;
61; 76:
55; 70;
44; 56;
12; 13;
75;
91;
85;
68;
19:
100
124
117
94
22
Обозначения
на рисунке
D
Е
F
К
1
49;
44;
49;
6;
38:
Размеры
мм
64; 79;
56; 68;
64; 79;
6; 6;
38; 38
111
94
111
6
; 44
Примечание. Через М обозначена толщина дерева (вчерне) для
цилиндрической части резервуара, а через Мх~то же для дна.
Деревянные резервуары небольших размеров могут быть
конусообразными, т. е. в вертикальном разрезе иметь вид трапеции
с незначительным расширением к основанию. Для таких
резервуаров применяют
«глухие» (без замков)
бандажи (обручи) из
полосового железа
толщиной 3—8 мм и
шириной 20—50 мм.
Уплотнение швов между
клепками в
конусообразных
резервуарах достигается
путем равномерного
осаживания
бандажей.
Закрытым
резервуарам придают
форму бочки.
Резервуары больших
размеров, а также
резервуары,
предназначенные для обкладки*
резиной, свинцом или
другими
антикоррозионными
материалами, обычно имеют
цилиндрическую фэрму.
Резервуары цилиндрической формы стягивают бандажами
(обручами), изготовляемыми обычно из круглого и реже из
полосового железа; стяжка осуществляется при посредстве замков,
изображенных на рис. 134.
Рис. 134. Замки для стягивания бандажей.
А. Замки для бандажей из круглого железа. Б. Замки
для бандажей из полосового железа. 1—концы бан-
данса; г—планки; 3—проушины на концах планок
(для болтов): 4—болты для стягивания бандажа.
3J4
Расчет бандажей ведут по формуле
где Р—сила, разрывающая бандаж, в кг;
(—шаг между бандажами в см;
г—внутренний радиус резервуара в см;
р—давление на уровне данного бандажа в кг/см2;
8—толщина боковой стенки (клепки) в см; р'*
д—сила разбухания клепки (принимается 7—8 кг/см2).
Обычно все бандажи делают одинаковых размеров, но меняют
шаг (/), увеличивая его в направлении к верхнему краю сосуда.
Аппараты прямоугольной формы изготовляют из
прямоугольных, гладких, хорошо остроганных досок. Доски соединяют в
шпунт, рейкой или шипами; наиболее прочное и непроницаемое
соединение—шпунтовое (рис. 135).
1_
ft
. Рис. 135. Соединение и крепление прямоугольных резервуаров:
1— продольные отенки; 2— поперечные стенкп; з—дно;
4—металлические планки,- 5—связи из круглой стали.
Торцовые части поперечных клепок шпунтуют во всех случаях
и врезают в утор продольных клепок (рис. 135). Глубина
шпунта должна составлять V3—V2 толщины доски. Уторы
прорезают не ближе, чем на расстоянии 100 мм от торца клепок во
избежание скалывания торцовой кромки.
Клепки днища врезают в уторы продольных стенок. Нижнюю
клепку поперечной стенки врезают в утор днища. С наружной
стороны вдоль утора продольной стенки накладывают металличе-
395
ксую планку. Сквозь дыры, просверленные в планке, а также
сквозь торцовые кромки клепок пропускают горизонтальные
связи из круглой стали. Сквозь тело деревянных клепок по
всем сторонам аппарата, в том числе и по днищу, также
пропускают связи из круглой стали.
Аппараты описанной конструкции, если они изготовлены
тщательно и за их состоянием хорошо наблюдают, могут служить
очень долго. Обычно по такому способу сооружают в
гальванических цехах ванны емкостью 0,2—3 ж3.
Для увеличения срока службы деревянные аппараты следует
обязательно окрашивать с внешней стороны. Для окраски
пригодны перхлорвиниловые и битумные лаки. Внутреннюю поверхность
аппарата окрашивают по специально разработанной технологии
с учетом агрессивности среды, находящейся в аппарате.
На участках, более всего подвергающихся в процессе
эксплуатации увлажнению, а следовательно, и загниванию, нужно
произвести антисептирование древесины. Хорошим антисептиком
является 3—5%-ный раствор натриевой соли оксидифенила в
ацетоне, спирте и других растворителях; в качестве антисептиков
применяют также хлористый цинк, каменноугольный деготь и др.
Слоистые древесные материалы
К слоистым древесным материалам относятся фанера,
дельта-древесина и балинит, получаемые склеиванием тонких
древесных пластин (шпона).
В качестве химически стойких материалов применяют дельта-
древесину и балинит.
Дельта-древесина (ГОСТ В-226—41 и ТУ Лес. пр. 75)
представляет собой листовой слоистый материал, изготовленный
путем горячего прессования березового шпона, пропитанного
спиртовой или водноэмульсионной феноло- или крезоло-формаль-
дегидной смолой.
Объемный вес дельта-древесины находится в пределах 1,15—
1,4 г/см3; влажность 3—8%; водопоглощение за 24 часа для
листовой дельта-древесины толщиной 1 мм составляет 18% и
толщиной 8—12 мм—5%
Дельта-древесину выпускают в виде листового материала
и в виде плит. Толщина листовой дельта-древесины 1—12 мм, а
плит 15 и 17 мм. Длина и ширина листовой дельта-древесины
устанавливается по соглашению между заказчиком и заводом-
изготовителем. Плиты выпускают длиной до 5 м, шириной от
0,2 м и больше.
Балинит (ГОСТ В-227—41 и ТУ Лес. пр. 28) представляет
собой материал, подобный дельта-древесине, но отличающийся
тем, что для его изготовления берут березовый шпон,
предварительно обработанный едким натром; объемный вес балинита
1,2—1,45 г/см3. Балинит выпускают в виде листов и плит. Водо-
396
поглощение листового балинита не выше 8%, а плиточного не
более 20%. Листовой балинит выпускают толщиной 1—б мм, а
плиточный 10—60 мм.
Таблица 91
Предел прочности при растяжении дельта-древесины и балннита
(в кг/см2)
Толщина, мм
1,0
1,5-3,0
4—10
Дельта-древесина
сорт А
вдоль
волокна
1600
1850
1750
поперек
волокна
1200
1600
1550
под углом
4 5°
850
900
900
вдоль
волокна
1200
1500
1400
сорт Б
поперек
волокна
900
1250
1200
под углом
45°
700
800
800
Балинит
Толщина, мм
Марки БО-1, БО-2, БО-7, БО-8
вдоль
волокна
поперек
волокна
под углом
45°
Марки БО-3, БО-4, БО-9,
БО-10, БО-Н, БО-12
вдоль
волокна
поперек
волокна
под углом
45°
1,0
1,5-3,0
3,5-6,0
Сорт С
850
1275
1020
595
850
765
595
595
510
850
1020
935
1,0
1,5-3,0
3,5-6,0
1,0
1,5-3,0
3,5-6,0
1400
1800
1700
1000
1500
1200
Сор
900
1400
1200
т А
800
800
700
Сорт В
700
1000
900
700
700
600
1250
1500
1400
1000
1200
1100
900
1200
1200
700
1 00
900
650
650
600
600
600
550
595
850
765
510
510
470
397
А
Балинит выпускают десяти марок, отличающихся по толщине
применяемого шпона и типу рубашки—верхних слоев (бумага,
ткань, шпон).
Показатели прочности при растяжении дельта-древесины и
балинита приведены в табл. 91. Прочность при сжатии дельта-
древесины и балинита значительно выше, чем у натуральной
древесины. Так, например, предел прочности при сжатии плиточной
дельта-древесины вдоль волокна не менее 1500 кг/см2, а плиточ-
яого балинита не менее 1200 кг/см2.
Дельта-древесина и
балинит могут подвергаться
всем видам обработки,
применяемым для
натуральной древесины и
металлов. Однако
необходимо иметь в виду, что
частицы полимеризованных фе-
ноло-альдегидных смол
действуют на резцы, как
абразивы, поэтому
режущий инструмент
затупляется примерно в 2—4
n IQC г раза быстрее. При массо-
Рис. 136. Склеивание дельта-древесины » * /
и балинита: вОи обработке слоистых
древесных пластиков
применяют резцы из твердых
сплавов типа «победит».
Дельта-древесина и балинит хорошо склеиваются. Склейку
можно производить на ус, впритык с накладкой или
внахлестку (рис. 136). Лучшее соединение достигается при склейке на
ус, при наклоне уса не менее 1:15.
Процесс склеивания состоит из следующих операций:
1) нанесение клеевого раствора;
2) выдержка после нанесения клея;
3) наложение одной склеиваемой поверхности на другую;
4) выдержка после сборки;
5) выдержка под прессом с подогревом или без подогрева, в
зависимости от состава клея;
6) выдержка перед обработкой.
Клеевое соединение выдерживают под прессом при давлении
0,5—0,6 кг/ем*; при зтом достигается плотное соприкосновение
склеиваемых поверхностей и получается вяжущая прослойка
нормальной толщины @,1 мм); кроме того, при запрессовке клей
равномерно, распределяется между склеиваемыми поверхностями
и достигается полное удаление воздуха из клеевого соединения.
Для склеивания дельта-древесины и балинита могут быть
применены клеи БФ-2 и БФ-4; эти клеи дают очень хорошее склей-
3
А—на ус. Б—впритык с накладкой.
В—внахлестку.
398
вание, но для их отверждения нужно нагреть детали не менее
чем до 60°, что не всегда возможно.
Вполне удовлетворительные результаты получаются при
пользовании клеем ВИАМ-БЗ. Для приготовления этого клея
применяют феноло-фэрмальдегидную смолу, получаемую в
присутствии катализатора.едкого барита. Такая смола известна под маркой
ВИАМ-Б. Согласно ТУ МХП 477—41 смола ВИАМ-Б должна
содержать не более 21 % свободного фенола и иметь вязкость в
пределах 500—1000 сантипуазов.
Чтобы приготовить клей, смолу разбавляют этиловым спиртом
или ацетоном и после этого к смеси прибавляют контакт Петрова,
представляющий собой смесь нефтяных сульфокислот. Известны
две рецептуры клея ВИАМ-БЗ. Первая предназначается для
склейки без подогрева, вторая—для склейки с подогревом.
Соотношение компонентов (в вес. ч.) следующее:
Для Длп
холодной горячен
склейки склейки
Смола ВИАМ-Б 100 100
Ацетон 10 10
или этиловый спирт .... 8 8
Керосиновый контакт I сорта . . 1400 1000
сг сг
Вследствие небольшого удельного веса и высоких механических
и изоляционных свойств древесные пластики очень широко приме-
няют в авиастроении. Они находят также применение в
электропромышленности и машиностроении. Химическая стойкость
древесных пластиков значительно выше, чем натуральной древесины;
они стойки против уксусной, соляной и разбавленной серной
кислот, и поэтому их можно применять для изготовления деталей
мешалок (лопасти, подпятники и т. п.), тарелок и колпачков
ректификационных колонн и других деталей, работающих в этих
средах.
Пропитанная древесина
В последнее время практикуется пропитка заготовок и деталей
из древесины водной эмульсией феноло-альдегидной смолы.
Для пропитки деревянные детали загружают в автоклав,
крышку автоклава закрывают и присоединяют его к
вакуум-насосу. По достижении вакуума в 720—725 мм рт. ст. в автоклав
засасывают резольную смолу, отключают вакуум-насос и создают
в автоклаве повышенное давление. Пропитку производят при
температуре 60° и давлении до 7 ати. По окончании пропитки
резольную смЪлу спускают и разгружают пропитанную древесину,
которую затем сушат и подвергают термической обработке,
постепенно повышая температуру до 125—130°.
* а—кислотное число контакта.
399
При пропитывании бука, березы, осины и других лиственных
пород привес составляет 90—95% от первоначального веса
древесины. Сосна и другие хвойные породы дают меньший привес
(до 70%). Предел прочности древесины при сжатии в результате
пропитки возрастает в 2 раза.
Пропитанная древесина труднее поддается механической
обработке, чем естественная древесина, но все же ее можно
обрабатывать как на металлорежущих, так и на деревообделочных
станках.
Химическая стойкость пропитанной древесины значительно
выше стойкости естественной древесины. По данным разных
авторов, пропитанная древесина может быть применена в условиях,
приведенных в табл. 92.
Таблица 92
Химическая стойкость пропитанной древесины
Среда
Температура
°с
Оценка устойчивости
Соляная кислота:
36%-ная
41%-ная
Серная кислота:
40—70%-ная
5— 10%-ная
Фосфорная кислота 25—75%-ная . . . .
Уксусная кислота 60%-ная
Хлористый магний:
насыщенный раствор
расплавленный
Смесь серной кислоты A4%) с фосфорной
кислотой D%)
Хлористый магний A4%) с серной
кислотой B4%)
Этилеихлоргидрин G%) с соляной
кислотой E%)
Влажный хлор F—7% хлора, 27% водяных
паров)
Влажный хлор E%) с хлористым
водородом A5%)
Влажный сернистый газ D% SO2, 10%
паров воды)
100
80
100
100
90
60
105
165
90
ПО
ПО
70
100
120
Хорошая
Удовл етворител ь
ная
Хорошая
То же
Хорошая
»
»
»
»
»
»
3»
»
400
Пропитанная древесина теряет способность набухать.
Поэтому герметичность аппарата не может быть достигнута только
путем стягивания бандажами и за счет набухания материала. Для
достижения герметичности аппаратуры пользуются
известными соединениями деревянных клепок в четверть, в шпунт (см. рис.
132); при этом швы заполняют шпатлевочными составами на
основе искусственных и естественных смол. Эти замазки надо
накладывать на соприкасающиеся поверхности в процессе сборки
аппарата. Врез в уторе обязательно делать в соответствии с рис.
133, но так, чтобы днище входило в паз с некоторым усилием,
так как при этом герметичность достигается вследствие смятия
древесины расклиниванием.
Отдельные детали пропитанной древесины могут быть
склеены, как описано выше для древесных пластиков.
3. УГЛЕРОДИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В качестве химически стойких углеродистых материалов
применяются кокс, уголь и графит. Химическая стойкость
углеродистых материалов зависит от природы и количества
содержащихся в них примесей.
Кокс применяют для заполнения всевозможных
реакционных и абсорбционных башен, фильтров и других аналогичных
аппаратов. Следует применять сильно обожженный и возможно
менее пористый кокс, но не матовочерный. Мягкого пористого
кокса следует избегать, так как он разрушается агрессивными
средами и легко измельчается под давлением лежащих выше
слоев.
Вследствие своей пористости и, следовательно, сильно
развитой поверхности, а также малого объемного веса кокс имеет
значительное преимущество перед остальными кусковыми насадка*
ми (гранит, кварц и др.).
Уголь и графит для промышленных целей получают
следующим образом. Смешивают прокаленный и измельченный
нефтяной кокс или антрацит с каменноугольным пеком и
небольшим количеством антраценового масла; полученную после
смешения массу прессуют и обжигают. Изделия, получаемые при
температурах около 1400°, носят название угольных, а
получаемые при температурах выше 2000°, при которых образуется
кристаллическая структура графита, называют графитиро-
ваиными изделиями.
Физико-механические свойства этих материалов приведены
в табл. 93.
Угольные и графитированные изделия в виде электродов и
футеровочных блоков широко применяют в
электрометаллургической и электрохимической промышленности. В качестве кон-
25 Поляков 401
Таблица 93
Физико-химические свойства угольных и графитированных изделий
Показатель
Объемный вес,
кг/дм3 .
Предел прочности,
кг/см2;
при растяжении
» сжатии .
» изгибе . .
Пористость, %
Коэффициент
термического рас*
ширения а X 105
Теплопроводность,
кал/см* сек °С .
Угольные изделия
цилиндры
1,55
26—46
134—204
56—93
22—23
0,24
0,025
стержни
прямоугольного
сечения
Графитированные изделия
1,55
27—59
134-288
57—117
22—23
0,24
0,025
трубы
1,5
62—69
4S0—720
179—190
20—22
0,24
0,025
цилиндры
1,55
31—53
225—239
106—126
30—31
0,1-0,24
0,35—0,40
стержни
прямоугольного
сечения
,55
40—49
105—125
30-31
трубы
1,5
55—61
316—350
198—209
28-30
0,1—0,240,1—0,15
0,35—0,40
0,35—0,40
струкционных и футеровочных химически стойких материалов
угольные и графитированные изделия можно применять только
там, где плотность и непроницаемость материала не являются
необходимыми условиями для его применения.
Угольные и графитированные плитки применяют для
футеровки, если между футеровкой и корпусом аппарата имеется
непроницаемый слой защитной изоляции (например, резина, пластмассы,
битумные композиции и т. д .). Эти плитки можно применять и без
промежуточной защитной изоляции, если футеровка
предназначена для понижения температуры стенок аппарата, а не в качестве
антикоррозионного покрытия.
В качестве вяжущих составов для угольных и
графитированных плиток применяют кислотоупорные цементы и феноло-фор-
мальдегидные замазки I и II холодной полимеризации (стр. 219).
Угольные и графитированные изделия изготовляют в виде
цилиндров, плит, труб и блоков.
Средняя теплоемкость угля и графита:
Температурный
интервал, °С
25—75
25—595
25—1450
Теплоемкость
ккал,'кг °Gj
0,165
0,234
0,3S0
402
Угольные трубы применяют в качестве осадительных
электродов в электрофильтрах. Особенно широко их используют при
концентрировании серной кислоты, а также в других
производствах, где нужно из газовой фазы осадить агрессивные жидкости.
Из блоков и цилиндров посредством распиловки и обработки
на металлообрабатывающих станках могут быть изготовлены
любые детали—от простых плиток до деталей насосов, если только
их габариты вписываются в размеры блоков.
Таблица 94
Размеры угольных и графитированных изделий, изготовляемых отечественным»
заводами
Название изделия
Графитированные
электроды
блоки
стержни
аноды
трубы
Угол ьные
электроды
»
блоки
блоки футеро-
вочные
трубы
трубы для
электрофильтров
ГОСТ 1
ГОСТ
Тс
ЦМТУ
То
тли ТУ
4426—48
же
1221—43
же
ГОСТ 4425—48;
ЦМТУ 1205—41
ВТУ 1940
ЦМТУ
ЦМТУ
ГОСТ
ЦМТУ
1205-41
2046-48
2845-45
1223—43
Размеры
.и .и
Диаметр 75—400: длина
1000—1500
Сечения от 100 X100 до 300 X 300;
длина 1000—1500
Сечения 32—65; длина 300—475
Сечения 51X51: 50x180:
90X125: 102X102
Диаметр внутренний до 103;
длина до 1500
Диаметр 100—500: длина
1000—1500
Диаметр 700; длина 1800—2750
Сечения 200x200: 300x300 и
400X400
Сечения 50x180: 100x100;
200x200; 300X300: 400x400:
длина 400—2000
Диаметр 72x60: 96X75:
150x110: длина до 1050
Диашер 350X250; длина без
нарезной части 1800
Предел
прочности
при
сжатии
не менее
¦кг см2
160
160
220
220
200
170
200
180
250
26*
В табл. 94 приведены размеры угольных и графитированных
изделий, которые изготовляются отечественными заводами и
могут быть применены в качестве химически стойких материалов.
Из приведенных данных следует, что различные детали
достаточно больших размеров могут быть изготовлены из стандартных
изделий.
Угольные трубы для электрофильтров свинчивают из двух труб,
как это показано на рис. 137. Общая длина трубы в свинченном
состоянии 3000 мм. В электрофильтре каждую трубу подвешивают
вырезом 2 на плиту 4, которую устанавливают над отверстием в
своде электрофильтра.
В химически стойких композициях на основе пластмасс, там,
где нельзя применять силикатные наполнители, например при
изготовлении аппаратуры для
плавиковой кислоты, в качестве
наполнителя вводят уголь или
графит. Графит служит также
наполнителем в пластмассах,
применяемых для изготовления тепло-
; обменной аппаратуры (фаолит
марки Т).
2--
Рис. 137. Угольные трубы для
электрофи л ьтров:
1—свинченная труба; 2—вырез в трубе
для плиты; А—нареака для соединения
труб; 4—угольная плита для подвески
трубы.
Рис. 138. Вакуум-фильтре
фильтрующими плитками:
1—плитки A-й слои—толщина 100 мм,
2-й слой—толщина 140 мм); 2—корпус
фильтра; 3—сетка; 4—кислотоупорный:
цемент.
Графит или кокс определенного гранулометрического состава
могут служить наполнителями при изготовлении
фильтровальных плиток. В качестве вяжущего вещества в этом случае
применяют резольную феноло-альдегидную смолу.
Перемешанную массу прессуют в формах при давлении до 50 кг/см2 и
404
при температуре 70 , после чего готовые плитки подвергают
термической обработке по установленному режиму. Такие плитки
обладают высокой фильтрационной способностью как для
суспензий, так и для коллоидных растворов. Регенерацию плиток
производят без особых затруднений отдувкой воздухом.
На рис. 138 показана схема вакуум-фильтра с такими плитками.
Несмотря на высокую теплопроводность графита,
отличающую его от других неметаллических химически стойких
материалов, его нельзя применять для изготовления теплообменной
аппаратуры вследствие большой пористости.
Разработанные в последнее время методы пропитки графита
и угля позволяют получать материалы, обладающие высокой
теплопроводностью и непроницаемостью для жидкостей и газов.
Физико-химические свойства угля и графита, пропитанных
феноло-альдегидной смолой:
Уголь Графит
Объемный вес, кг/дм* 1,77 1,86
Предел прочности, кг/см2
при растяжении 127 170
при сжатии 740 700
при изгибе 311 337
Пористость, % 1—2 1—2
Теплопроводность, кал/см сек °С . . 0,025 0,25—0,30
Графит или уголь пропитывают различными составами,
главным образом феноло-альдегидными смолами, подвергающимися
отверждению в порах материала*.
Пропитку изделий из графита и угля производят в
автоклаве, который соединен с компрессором и вакуум-насосом,
создающими в автоклаве попеременно давление 4—Ъати и разрежение
порядка 740—750 мм рт. ст. Изделия загружаются в резервуар
автоклава таким образом, чтобы между ними был зазор не менее
8—10 мм, для чего помещают между изделиями прокладки
соответствующей толщины. После этого резервуар заливают феноло-
альдегидной смолой и помещают в автоклав. Можно заливать
смолу непосредственно в автоклав, но в этом случае стенки и дно
резервуара, в который помещают изделия, должны иметь
отверстия диаметром 7—8 мм с расстоянием между центрами 60—70 мм.
После загрузки изделий температуру в автоклаве поднимают до
35—40°, для чего должен быть предусмотрен паровой или
электрический обогрев. Изделия выдерживают в автоклаве сначала
под вакуумом ~740—750 мм рт. ст. в течение 30 мин., а затем
такое же время под давлением 3—4 ати. Такое чередование
разрежения и давления повторяют 4—8 раз, постояно поддерживая
температуру 35—40°.
• Такие материалы известны в США под названием «Карбайт», в
Германии—под названием «Игурит».
405
По окончании пропитки снижают давление в автоклаве,
выгружают изделия, протираютих5%-ным раствором щелочи и про-
мывают несколько раз водой. Такая обработка изделий необходима
для того, чтобы снять поверхностный слой смолы, уменьшающий
теплопроводность графита.
После воздушной сушки в течение 10—12 час. изделия в том
же автоклаве, где производилась их пропитка, подвергают
термической обработке при давлении 3—4 ати в течение 11 час.
по следующему режиму: при 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110° по 1 часу
и при 120 и 130° по 2 часа.
Количество смолы, проникающей в поры графита или угля,
составляет 8—20% от веса материала и зависит от пористости
материала, толщины изделий и числа циклов
(разрежение—давление) при пропитке.
При пористости графита 25—26% количество смолы,
введенной в материал после восьми циклов, составляет 14—15% от веса
материала; в этом случае достигается полная пропитка изделий
с толщиной стенки 20—25 мм. При четырех циклах в те же из-
Таблица 95
Техническая характеристика графитов до и после пропитки
Показатели
До пропитии
После пропитии
Удельный вес, г /см3 . . . . . .
Объемный вес, кг/дм3
Увеличение веса, %
после 4-х циклов нропитки . . .
» 8-ми » » . . .
Пористость истинная, %
Предел прочности, кг/см2
при растяжении
при сжатии
Удельное электрическое сопротивление,
ом-мм%/м
Теплопроводность (при 30°),
кал/см-сек °С
Толщина пропитанного смолой слоя, мм
Проницаемость
2,25—2,27
1,38—1,57
30—32
67—70
200—240
11 — 12
0,26
Полная
2,03—2,07
1,80—1,85
11—12
15—16
10—11
121 — 178
700—900
14—15
0,27
8—12
Отсутствует
Примечание. Теплопроводность графита уменьшается с
повышением температуры:
30° 100° 200° 300°
Пропитанного 0,27 0,25 0,22 0,18
Непропитанного 0,26 0,24 0,21 0,18
406
делия вводится всего 8—10% смолы, но и в этом случае материал
становится совершенно непроницаемым для жидкостей даже при
давлении 2—2,5 ати.
' Изменения свойств графитов в результате пропитки показаны
в табл. 95.
Механическая прочность пропитанного графита значительно
выше, чем непропитанного. Испытанные нами образцы до
пропитки имели предел прочности при растяжении 70 кг/см2 и при
сжатии 200 кг/см2, а после пропитки соответственно 125 кг/см2 и
770 кг/см2. Теплопроводность пропитанного графита (см. табл. 95)
очень высока и при расчетах химической аппаратуры может быть
принята равной теплопроводности углеродистой стали.
Химическая стойкость пропитанного графита и угля при
проведенных нами испытаниях всегда оказывалась выше, чем фаолита.
Благодаря низкому коэффициенту температурного
расширения и высокой теплопроводности пропитанный графит обладает
исключительно важным свойством—он прекрасно сопротивляется
резким изменениям температуры, т. е. обладает высокой
термостойкостью. Это весьма важно при эксплуатации целого ряда
аппаратов.
Наиболее широкое применение пропитанный графит должен
найти для изготовления теплообменной аппаратуры
(холодильники, конденсаторы, выпарные аппараты и т. п.).
Пропитанные графит и уголь, как и непропитанные, можно
распиливать и обрабатывать на металлообрабатывающих станках.
Для соединения отдельных деталей, а также при футеровке
аппаратуры изделиями из пропитанного угля или графита в
качестве вяжущих составов можно применять полимеризующиеся на
холоду феноло-альдегидные замазки I и II, а также клеи БФ-2,
БФ-4 (стр. 207) и ВИАМ-БЗ (стр. 399). Полученные нами
показатели адгезии некоторых из этих замазок и клеев к углеродистым
материалам приведены в табл. 96.
Таблица 96
Адгезия клеящих составов к углеродистым материалам
Непрол итанные:
графит
уголь
Пропитанные:
графит
уголь
Адгезия, же/см*
илей БФ-2
33
55
28
2S
феноло-
альдегидная
замазка
41
47
30
32
кислотоупорный
цемент
(кварцевый)
3,0
J3.0
3,0
5,5
407
Таблица 97
Обозначения по рис. 139
А и Е
В
С
D
К
L
М
N
Я
R
S
Т
Число ниток на 1"
Число болтов
Диамегр болтов:
в дюймах
в мм
Размеры резьбовых ,
12,7
34,9
50,8
76,2
47,6
—
—
—
—
—
—
22,2
18,7
14
4
3/8
9,5
19
41
50
101
69
—
28
25,
14
4
1/2
12,
,о
,3
,8
,6
,9
6
1
7
22
47
50
108
79
34,
30,
14
4
1/2
12,
,2
,6
,8
,0
,3
9
5
7
деталей
25
54
50
123
88
257
123
63
196,
93,
69,
41,
37,
12
4
5/8
15,
,4
,о
,8
,8
,9
,2
8
5
8
7
8
3
8
8
из углеродистых
материалов
Внутренний диаметр тру(
38,1
66,7
50,8
155,6
114,3
263,5
127,0
79,4
196,8
109,7
76,2
54,0
49,8
12
4
3/4
19,0
50
85
63
165
127
349
169
101,
254,
122,
88,
69,
67,
8
8
5/8
15,"
,7
,5
,1
,0
,2
8
6
0
2
9
9
8
8
60
i
95
76
190
149
79,
76,
8
8
3/4
19,
.3
,2
,2
,5
,2
4
2
0
76
130
76
209
168
—
104,
101,
8
8
3/4
19,
,2
,1
,2
,6
,2
8
1
0
5, мм
101,0
168,2
88,9
254,0
200,0
—
—
—
—
—
—
136,5
132,8
8
8
3/4
19,0
127,5
193,6
88,9
280,0
235,0
—
—
—
-—¦
—
—
161,9
157,5
8
8
3/4
19,0
152
228,
88,
317,
269,
—
—
—
—
—
193,
188,
8
12
3/4
19,
,4
6
9
5
9
7
0
0
1
196
288,
108,
381,
330,
250,
246,
8
12
3/4
19.
,8
9
0
0
2
8
0
0
254,0
371,4
120,6
444,5
387,3
—
—
—
—
—
—
333,3
323,8
8
16
3/4
19,0
На рис. 139 представлены резьбовые фасонные части,
которые могут быть изготовлены из углеродистых материалов; в табл. 97
приведены размеры этих деталей.
- с
г
д
Рис. 139. Резьбовые фасонные части из углеродистых материалов:
А. Муфта. Б. Угольник. Б. Колено. Г. Фланец. Д, Тройник. В. Отвод.
На рис. 140 изображен проходной вентиль (размеры см.
табл. 98), изготовленный из пропитанного графита. Проходные
Таблица 98
Проходные вентили
из пропитанного
графита
— А
Ко
1ИС.
о
D
А
И
L
Размеры
25
92
92
89
210
115
,ММ
50
165
140
140
320
180
1
<
ж
Рис. 140. Вентиль из углеродистого материала;
J—маховичок; 2—сальниковый стакан; 3—контргайки;
4—сальниковая втулка; 5—набивка; 6—шпиндель;
7—тепловой адаптор.
409
вентили снабжены тепловым адаптером, который обогревают
паром, что дает возможность пропускать через них вязкие
жидкости. Из пропитанного графита изготовляют также брусковые
краны (рис. 141).
Рис. 141. Брусковый кран из пропитанного графита:
1—корпус крана; 2—пробка; 3— трубопроьод.
В центробежном насосе (рис. 142) из графита изготовлены
корпус, крыльчатка и защитная гайка на валу.
/7о стрелке А
@ез левой плиты i
Рис. 142. Центробежный насос из пропитанного графита:
1— корпус; 2—крыльчатка; 3—защитная гайка на валу.
На рис. 143 показана абсорбционная тарельчатая колпачко-
вая колонна, изготовленная из пропитанного графита. Такие
колонны делают как круглого, так и многогранного сечения.
Колонны собирают из отдельных обечаек.
410
На рис. 143 представлен трубчатый теплообменник типа
«труба в трубе», в котором внутренние трубы выполнены из
пропитанного графита или изготовлены из графитового порошка
способом, описанным на стр. 218.
Помимо перечисленных аппаратов, из углеродистых
материалов можно изготовлять абсорбционные колонны (рис. 144),
кожухотрубиые холодильники, насадочные материалы для
башен и т. п.
Узел А
/ 2
Рис. 143. Теплообменник типа «труба в трубе»:
1—графитовая труба; 2—стальная труба; 3—графитовое
колено; 4—сальниковое уплотнение.
Рис. 144. Абсорбционная
колонна из пропитанного
графита.
4. ГАГАТ
Гагат является конечным твердым и плотным образованием в
ряду сапропелитовых углей. Гагат извлекают из сапропелитовых
образований в виде плит толщиной 10—30 см и площадью 1—2 м2 и
больше.
411
Гагат—плотный, вязкий материал черного, а чаще темнобурого
цвета, ровного матового блеска, с раковистым изломом.
Состав матаганского гагата (в %):
Влага 0,94—1,4
Летучие вещества 71,3—73,3
Кокс 14,0—15,3
Зола 11,8—12,0
Состав органического вещества гагата (в %):
Углерод 61,5-72,7
Водород 9,1—9,6
Кислород 15,5—26,4
Азот 2,4—3,0
Физические свойства гагата:
Удельный вес, г/см? 1,1—1,2
Твердость по шкале минералов 2,5—3,0
Предел прочности, кг/см2
при сжатии 650—1100
при 'растяжении 110—154
при изгибе 100-325
Ударная вязкость, кг-см/см? 5—6
Гагат хорошо выдерживает механическую обработку:
распиловку, сверловку, шлифовку и т. п.
При нагревании до 240° гагат не изменяется, при 250—275°
начинает разлагаться и при 400° загорается. Тонкие пластинки
из гагата гнутся. При нагревании до 90—100° гагат становится
настолько пластичным, что при небольшом усилии изгибается
в кольцо и скручивается в спираль, сохраняя при остывании
полученную форму.
Гагатовые пластины и детали соединяют, склеивая их
кислотоупорными цементами и замазками или скрепляя пластины в замок.
Герметичность швов достигается заливкой зазоров расплавленным
свинцом, применением прокладок из свинцовой фольги, резины,
фактиса или замазки при одновременном стягивании пластин при
помощи болтов. Соединение гагата с деталями из металла и
других материалов можно осуществлять также и на резьбе.
Испытания химической стойкости гагата показали, что он
устойчив по отношению к 50%-ному едкому натру при комнатной
температуре и к 35%-ной соляной кислоте при 80°; серная кислота
начинает действовать на гагат только при концентрации выше
50%; азотная кислота на холоду действует только при
концентрациях выше 20%; спирты и ацетон не действуют на гагат на
холоду, а бензол, толуол, эфир и хлороформ разрушают его.
Гагат нашел пока ограниченное применение в химическом
машиностроении. Из него изготовляют футеровочные плиты,
краны, штуцеры, арматуру, трубы и другие детали небольших
размеров.
412
Литература к гл. XII
1. Ю. Н. Лекторский, Пропитка древесины, Гослестехиздат, 1940,
2. В. А- Баженов, Ю. М. Иванов, Влияние набухания на деформацию
предварительно обжатой древесины, ДАН СССР 73, № 4, 663 A960).
3. Ю. М, Иванов, Разрушение древесины при повторных напряжениях за
пределами пластического течения, ДАН СССР, 83, № 5,905 A950).
4. И. И, Михалев, Склеивание древесных авиаматериалов в
самолетостроении, Оборонгиз, 1944.
5. И* Я. Климов, Дерево как материал дли химической аппаратуры, Гос-
химиздат, 1939.
6. Я. Р. Га л л аи, Антифрикционные древесные пластмассы. Курс лекций
по экономии цветных металлов, Лекция 11, Металлургиздат, 1942.
7. С. И. Ванин и др., Таблица физических и механических свойств
древесных пород СССР, Гослестехиздат, 1934.
8. В. Г. Калюжный и др., Неметаллические материалы, их обработка
и применение, Оборонгиз, 1949.
9. П. А. Афанасьев, Уголь и графит, их применение в химическом аппа-
ратостроении, сборник ,,Коррозия и борьба с ней" под редакцией
К- А. Полякова, Машгиз A952).
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Абсорберы кварцевые 165
Абсорбционная колонна
из пропитанного графита 411
фаолитовая 234
Адгезия 20, 23, 193
клеящих составов к углеродистым
материалам 407
к-цементов 86
сериых цементов 102
Аккумуляторные баки из асфальто-
пековых масс 343
Акрилаты 307
Актинол ит-асбест 41
Аллиловые смолы 328
Альбит 50
Аминопласты 246
Амозит-асбест 41
Амфибол-асбест 41
Андезитовые цементы 80
Аидезито-дациты 34f 37
Андезиты 33
Анилино-формальдегидные смолы
247
Аитисептирование древесины 396
Антофиллит-асбест 4L, 42
АПН аппарат 317
Арматура
винипластовая 274
гуммированная 378
фаолитовая 230, 231
Армирование
жароупорного бетона 153 г
к-бетона 113, 116
Артикский лавовый туф 41
Асбест 41 ел.
Асбестит 45
Асбовинил 325 ел.
Асбозурит 45
Асбопеколит 349f 351
Асботекстолит 239
Асботермит 45
Асфальтеиы 331
Асфальтобетон 346
Асфальтовые битумы 331
Асфальто-пековые материалы 182, 197,
329 ел.
Асфальты и асфальтиты 181, 331 ел.
Бакелитовые покрытия, нанесение 207
Бакелитовый лак 203
Балинит 396
Баллоны керамические 138
Бандажи деревянных аппаратов 392
Барабанный концентратор,
футеровка 70
Башни
бетонная 116
гранитная 30, 62
для конденсации НС1 56
из к-бетона 116
керамические 139
— установка 141
многогранные, монтаж 61
наполнение кварцем 7L
прямоугольные, монтаж 54
свинцовая, футеровка 68
фаолитовые 232
футеровка природными кислото-
упорами 67
Бензостойкость 199
Бетон
жаростойкий 114
— колчеданные печи из него 152
кислотоупорный—см.
Кислотоупорный бетон
покрытие полиизобутиленом 303
Бетонирование 111
Бештаунит 32, 52
Бештаунитовые цементы 80
Битуминозные песчаники 331
Битуминоли 340
Битумно-полиизобутиленовый клей
300, 303
Битумные массы теплостойкие 344
Битумные эмульсии 336
Битумобетон 347
Битумы 330
испытания 181
Боросиликатное стекло 158
Борулин 351
Бронирование винипластовых труб
274
414
Бумага асбестовая 44
Бутвар 329
Бутил-каучук 364
БФ клеи 207, 398, 407
Вакуум-котлы керамические 145
Ванны
керамические 145 *
травильные—см. Травильные
ванны
фаолитовые, сборка 229
Вентили
винипластовые 275
из углеродистого материала 408
фаолитовые 230, 231
ВИАМ-БЗ клей 221, 399, 407
Вибрирование к-бетона 112
Винилиты 328
Винипласт 260 ел.
ВИОК метод испытания на
кислотоупорность 25
Вискозиметры 190
Ф-4 251
Водопоглощеиие
лаковых пленок 179
неорганических материалов 14
органических материалов 179
Водопроницаемость лакокрасочных
покрытий 196
Водостойкость лакокрасочных
покрытий 195
Водоустойчивость
к-бетона 111
к-цементов 89, 90
Воздухопроницаемость 17
к-бетона ПО
Волокнит 204—205
Волокно стеклянное 161 \
Воронка НИИЛК 190 i
Врезы 393
Время «полимеризации)) 206
Вспышки температура 182
Вулканизационный котел 381
Вулканизация 364, 380 ел.
Выпарные котлы керамические 145
Высокочастотная сушка бакелитовых
покрытий 214
Высокочастотный детектор 175, 285
Высыхания скорость 194
Выщелачиваемость 32
Вязкость \
жидкого стекла 83
лаков и смол 189
ударная пластических масс 187
Гагат 411 ел.
Газопроницаемость 17
«Гарь» 331
Герметичности проверка 93
Гибкость пленок 195
Гидравлический пресс для испытания
на сжатие 20
Гидроизол 351
Глазурь 124
Глето-глицериновые цементы 99,
104 ел.
Глино-смоляная замазка 13G
Глины 122
Глифталевые грунты 254
Глифталевые смолы 247
Гнутье
винипластовых труб 273
органического стекла 311
Горелки сварочные для винипласта
264, 265
Граниты 27
Графитированные изделия 401, 403
Графолит 214, 218
холодильники из него 235
Грунты
бакелитовый 213
глифталевый 254
перхлорвиниловый 251, 253
свинцово-суричиый 254
Гудрон 332
кислый 334
Гуммирование 369 ел.
Густота цементного теста 84
Дельта-древесина 396
Деревянная аппаратура 392 ел.
гуммирование 380
покрытие пол иизобути леном 304
— фактисом 388
Детекторный способ испытания
покрытый 175, 285
Диабаз плавленый 155 ел.
Диабазовые цементы 73, 80, 156
-Дисиликат натрия 74
Древесина 389 ел.
пропитанная 399
Дублирование резины 375
« Ду ктил ьность» 189
Жаростойкий к-бетон 114
колчеданные печи из него 152
Жаростойкое стекло 158
Жаростойкость 182
Желобы диабазовые 156
Жидкое стекло 74 ел.
Замазки
глино-смоляная 136
отверждающаяся на холоду 99,
219, 307
перхлорвиниловая 254
415
Замазки
теплопроводная 220
фаолитовая 216
~* феиоло-формальдегидная, отверж-
дающаяся на холоду 99, 219,
307
Защита патрубков 95
Зетовые трубы 134
Змеевики эмалированные, подвеска
173
«Игурит» 405
Изгиб, испытание 21, 186
Изоляционные массы асбестовые 45
Инжекторы керамические 143
Интрузивные породы 27
Инфракрасное облучение
бакелитовых покрытий 213
Искровой метод испытания покрытий
284
Испытание
неорганических материалов 13 ел.
органических материалов 179
'" футеровки асфальто-пековой 361
Испытание покрытий
винипластовых 284
высокочастотным прибором 175
детекторным прибором 285
из фактиса 389
искровым методом 284
лакокрасочных 179, 183, 184,
194 ел., 199
[ полиизобутиленовых 307
~ эмалевых 175
Истираемость 22 \
'Каменное литье 154 ел.
Камеино-керамические изделия 121 ел.
Каменноугольные пеки 334
Каменноугольный лак 337
Камии
кислотоупорные фасонные 131
обработка 51
соединение 54
.шамотные 147
* штучные 51
Каплепадения температура ]81
«Карбайт» 405
Карбамидные смолы 246
Карбены 331
Карбинольный клей 291
Карбоиды 331
Картон асбестовый 44
Каучук 363
Кварц 46
модификации 162
наполнение башен 71
плавленый 161 ел.
пылевидный 49
Кварцевое стекло 161 ел.
Кварцевые цементы 80 ел.
Кварцевый сиенит 31
Кварцитовые песчаники 46
Кварцнтовый к-цемент 73
Кварциты 46
-Керамические изделия 121 ел.
Керосинопоглощение 14
к-цементов 86
Кианит 50
-Кирпич
" диабазовый 155
v из каменного литья 155
кислотоупорный 128
пропитка пеком илн битумом
359
фарфоровый 146
*** шамотный 147, 148
"-Кислотопроницаемость
к-бетона 111
к-цементов 89
Кислотоупорная керамика 121 ел.
К исл отоу пор ность
гранитов 28, 29
керамических материалов 123
к-цементов 89
неорганических материалов 24
резины 366
Кислотоупорные
камни фасонные 131
— керамические плитки 130
Кислотоупорный бетон 106 ел.
жаростойкий 114
Кислотоупорный кирпич 128
Кислотоупорный цемент 73 ел,
"Кисл отоу поры природные 27 ел.
Кислые гудроны 334
Классификация неметаллических
материалов 11
Клен
битумно-полиизобутиленовый 300,
303
БФ 207, 398, 407
ВИАМ-Б 221, 399, 407
для балинита 398
для винипласта 280
для дельта-древесины 398
для органического стекла 313
для полиизобутилена 300
для полистирола 316
для углеродистых материалов
407
из поливинилбутираля 329
4 из феноло-формальдегидных смол
207
карбинол ьный 291
латексно-альбуминный 371
перхлорвнн иловый 282
поливинилацетатные 327
полиизобут-иленовые 300
416
Клеи
пол и стирол ьные 316
резиновые 371
термопреновые 300, 371
хлоркаучуковый 373
циматный 375
эбонитовый 371
Клепки 392
Коксовая насадка 401
Колена
кварцевые 164, 165
фаолитовые 227
Колонна абсорбционная фаолитовая
234
Колчеданные печи
из жароупорного бетона 152
футеровка шамотными изделиями
147, 149 ел.
Кольца насадочные
керамические 125
фарфоровые 146
Композиционные пластики 201
Конденсационные смолы 201 ел.
Консистенция к-бетона 108
Кон центратор
барабанный, футеровка 70
полочный, моитаж 59
— фарфоровые детали 147
Королак 250
Котлы выпарные керамические 145
Краны
гуммирование 370, 378
из пропитанного графита 410
керамические 134, 137
фаолитированные 238
фаолитовые 230, 231
Краскораспылители 255
Кремнезем, модификации 162
Кремиефтористый натрий 79
Кремиийорганические смолы 245
Креплениевинипластовых труб 277 ел.
Кружала, установка 98, 149
Крышки
, вин и пластовые 288
/ фаолитовые 232, 233
^футеровка к-бетоном 117 У
Кузбасслак 337 \
КЦВ цементы 102
Лавовые туфы 40
Лаки
асфальто-пековые 336
бакелитовый 203
битумные 335
из феноло-формальдегидных смол
203
каменноугольный 337
кузбасслак 337
перхлорвиниловые 249, 253
поливинилацетатный 250, 328
Лаки
полихлорвиниловые 248, 250, 252
черный 4-2 338
этииоль 321
Лакокрасочные покрытия, испытание
179, 183, 184, 194 ел., 199
Латексно-альбуминный клей 371
Липариты 34, 37
Листиварит 31
Литье под давлением полистирола 314
Маслостой кость 199
Маршалит 49
Маршалнтовые цементы 80
Мастики битумные 340
Мельницы шаровые—см. Шаровые
мельницы
Метасилнкат натрия 74
—Метлахские плитки 123, 129
кислотоупорные 130
Методы испытания
неорганических материалов 13 ел.
органических материалов 179 ел.
покрытий—см. Испытание
покрытий
«Меш» 17
Мешалки, обкладка текстолитом и
фаолнтом 242
Микроклнн 50
Модуль растворимого стекла 74
Монтаж
аппаратов из природных кислото-
упоров 54
винипластовых трубопроводов 276
керамических коммуникаций 135
эмалированной аппаратуры 176
Монтежю
гуммирование 370
керамические 139
V *" футеровка 98
Мор озостой кость
неорганических материалов 23
органических материалов 182
пластиката 290
полиизобутилена 293
Мочевино-формальдегидные смолы 246
Мука диабазовая 156
Набивки асбестовые 44
Набухание лаковых пленок 179
Нанесение покрытий
асфальто-пековых 338
бакелитовых 207
перхлорвиниловых 253
Наполнение башен кварцем 71
Наполнители
к-бетона 106
керамические 125
к-цементов 78
пылевидный для к-бетона 114
фарфоровые 146
27 поляков
417
Напыление полистирола 317
Насадка
кварцевая 71
керамическая 125
кирпичная 127
коксовая 401
укладка 127
фарфоровая 146
фасонная 126
Насосы
из пропитанного графита 410
керамические 144
фаолнтированные 238
фаолитовые 234
Натрий кремнефтористый 79
Неорганические материалы 11 ел.
НИИЛК воронка 190
Новолачные смолы 202
Нутч-фильтры керамические 145
Ньювель 45
Обкладки резиновые 376
Обклейка полиизобутиленом 301
Обработка механическая
винипласта 261
древесных слоистых материалов
398, 400
органического стекла 308
полинзобутилена 297
природных кислотоупоров 51
Объемный вес 13, 179
к-цементов 86, 87
Огнеупоры 147
Окисловка 99
Опалубка
при бетонировании 113
** при футеровке печей 149
Органические материалы 178 ел.
Органическое стекло 307 ел.
Ортоклаз 50 \
Ортосиликат натрня 74
Осадка бетона 108, 152
Отверждение
асбовинила 324
бакелитовых покрытий 212
лакового покрытия на фаолите 226
фаолнта 218, 237
Отводы
винипластовые 273
гуммирование 378
покрытые полиизобутиленом 306
текстолитовые 241
Паронит 45, 303
Пассивирующая паста 210
Паста травильная 210
Патрубки
защита 95
гуммирование 378
Пеки 334
Пекобетон 347
Пекобетонные трубы 347
Пенетрация 189
Пентафталевые смолы 247
Пергамин 350
Перекрытия в химических
производствах 119
Перхлорвнниловые грунты 251, 253
Пер хлорвиниловая смола 249
Перхлорвиниловые лаки 249, 253
Пескоструйная очистка 209
Песчаники битуминозные 331
Печи колчеданные—см. Колчеданные
печи
Пи кролит-асбест 41
Пирофилит 50
в керамических изделиях 124
Плавленые горные породы 154 ел.
Плавленый кварц 161 ел.
Плагиоклазы кислые 50
Пламенная очистка поиерхности 211
Пластикат полнхлорвиниловый 290 ел.
испытание 181, 197, 200
Пластические массы 200 ел.
Пластичность кислотоупорного
бетона 108
- Плнткн
графитированные 402
диабазовые 155
из каменного литья 155
керамические 123, 129
- метлахские 123, 129, 130
стеклянные 159
угольные 402
фарфоровые 146
*" фильтровальные графитовые 404
~~ — керамические 132
— стеклянные 161
Плотность, определение 13
Подготовка аппаратои для футеровки
к-цементами 93
Подготовка поверхности
под гуммирование 373
под покрытия 209
под футеровку фаолитом 236
Полевые шпаты 122
щелочные 50
Полиакриловые смолы 307 ел.
Полиамидные смолы 247
Поливинилацетат 327
Поливиннлацетатный лак 250, 328
Поливинилбутираль 329
Поливинилкарбазол 329
Полиизобутилен 292 ел.
Полимеризационные смолы 248 ел.
Полисилоксаны 245
Полистирол 314 ел.
Политетрафторэтилен 319
Полихлорвиннлоиые лаки 250, 252
Полихлорвиниловые смолы 248
418
Полиэтилен 318
Полы 119
битумобетонные 347
пекобетонные 347
покрытие диабазовыми плитками
158
Пористость 13
графита и угля 402, 406
к-цементов 87
лакокрасочных покрытий 195
метлахских плиток 123
Порфиры 39
Праймер 337
Прессование асфальто-пековых
композиций 349
Прессовочные порошки 203
Прессформа для наращивания
бортов фаолитовых труб 226
Природные кислотоупоры 27 ел.
изготовление аппаратуры 53
Продорит 345
Прокладки
для керамических трубопроводов
137
из пластиката 291
полиизобутиленовые 297
полисилоксановые 246
полихлорвиниловые 291
полиэтиленовые 319
текстолитовые 240
Проницаемость 14, 189, 196
Пропитка
битумом или пеком силикатных
материалов 359
древесины 399
кирпича 359
олифой прокладок 137
угля и графита 405
Прочность
испытания 20 ел., 184 ел.
к-бетона 108, 109 *{
к-цементов 86
на удар пленок 194
склеивания 193
ПСГ композиция 293 ел.
Пылевидный кварц 49
Пылевидный наполнитель для
к-бетона 114
Радиационные установки для нагрева
органического стекла 310
Разбортовка винипластовых труб
272
Размягчения температура 181
«Расстекловывание» плавленого
кварца 162
Растворимое стекло 74 ел.
Растяжение, испытание 20
Растяжимость 189
Реактор винипластовый 289
Резание органического стекла 308
Резина 364
испытания 184, 186, 198, 200
кислотоупорная 366
обкладка аппаратов 369 ел.
Резиновые клеи 371
Резольные смолы 202
Резорцино-феноло-формальдегидные
смолы 244 ел.
Ректификационная колонна фаолитовая
233
Ремонт
винипластовых покрытий 287
гуммировки 385
У офутерованных аппаратов 100
эмалевых покрытий 177
Рулонные асфальтопековые
материалы 349
Рубероид 349
Рубракс 333
Рычажный прибор для испытания
на растяжение и адгезию 20
«Саран» 326
Сваривание
винипласта 263
полнизобутилена 298
полистирола 315
Сварочные прутки из винипласта 264
Сверление органического стекла 309
Свинцовая башня, футеровка 68
Свинцово-суричный грунт 254
Свинцовый цемент 105
Сгибание винипластовых труб 273
Сера 102
Серные цементы 101 ел.
Серпентин-асбест 41
Сжатие, испытание 20, 186
Сиенит кварцевый 31
Силикат-глыба 74
Силикатно-битумные футеровки 353
Силикатное стекло 158 ел.
Силикатные кислотоупорные
цементы 73 ел.
Силикаты натрия 74
Силлиманит 50
Сита 17, 18
Ситовой анализ 17
Склеивание
балинита 398
винипласта 266, 291
гагата 412
дельта-древесины 398
карбинольным клеем 291
органического стекла 313
пластиката 291
полиизобутилена 300
полистирола 316
пропитанного графита 407
текетовииита 291
27 *
419
Склеивание
текстолита 239
фаолита 237
Склеивания прочность 193
Скорость высыхания 194
Скорость твердения к-цементов 84, 86
Слоистые древесные материалы 396
Слоистые пластики 201
испытание на прочность 184
Смолы
аллиловые 328
анилино-формальдегидные 247
глифталевые 247
карбамидные 246
конденсационные 201 ел.
кремнийорганические 245
мочевино-формальдегидные 246
новолачные 202
пентафталевые 247
перхлорвиниловая 249
полиакриловые 307 ел.
полиамидные 247
полимеризационные 248
полихлорвиииловые 248 ел.
резол ьные 202
резорцино-феноло-формальдегид-
ные 244 ел.
термопл асти чные 202
термореактивные 202
тиомочевино-формальдегидные 246
феноло-альдегидные 201
Смотровое окно в фаолитовом
аппарате 236
Совелит 45
Соединение
досок 395
труб винипластовых 270
— кварцевых 166
— керамических 135
— фаолитовых 223
фаолитовых листов 229
Сополимеры
винилацетата 327
метилметакрилата со стиролом 318
хлористого вииила и хлористого
винилидена 326
Сопряжение фундамента с башней 67
Стабильформат 127
фарфоровый 146
Старение, испытания 200
Статический изгиб 186
Стекаемость 343
Стекло
боросиликатиое 158
жидкое 74, 78
кварцевое 161 ел.
органическое 307 ел.
растворимое 74 ел.
силикатное 158 ел.
фуксово 74
Стеклотекстолит 204—205, 239 ел,
на основе аллиловых смол 323
Стеклянная ткань 160, 161
Стержни винипластовые 270
Сушка
покрытий бакелитовых 213
— перхлорвиниловых 257
футерованных аппаратов 98
Тарелки ректификационной колонны
фаолитовые 233
Твердение к-цементов 86, 90
Твердомер 184
Твердость
неорганических материалов 19
органических материалов 183
Текстовинит 291 ел.
Текстолит 204—205, 239 ел.
Текстура асбеста 43
Температурное расширение к-бетона
ПО
Теплообменники
из пропитанного графита 411
эмалированные ,174
Теплостойкие битумные массы 344
Теплостойкость органических
материалов 180
Термическая деформация 180
Термическая обработка
бакелитовых покрытий 212, 226
винипласта 263
фаолита 218, 237
Термическая очистка поверхности 211
Термическая стойкость 24
к-цементов 88
пропитанного графита 407
стекла 159
эмалей 169
Термолит-асбест 41
Термопластичные смолы 202
Термопрен
для ремонта гуммировки 386
клеи 300, 371
Термореактивные смолы 202
Термостойкость—см. Термическая
стойкость
Термоизоляционные массы
асбестовые 45, 46
Тефлон—см. Политетрафторэтилен
Техника безопасности
прн гуммировании 386
при покрытии аппаратов поли-
изобутиленом 307
при работе с асбовинилом 326
Тиокол 364
в серных цементах 102
Тиомочевино-формальдегидные смолы
246
Ткани
асбестовые 44
стеклянные 160, 161
420
Толь 350
Толь-кожа 350
Тонкость помола 17
Травильная паста 210
Травильные ванны
бетонные 115, 117
кварцевые 166
футеровка диабазовыми плитка-
мн 156
— на серном цементе 104
Трахилипарит 32
Тройникн
покрытие полиизобутнленом 306
текстол итовые 241
фаолитовые 227
Трубы
асбовиниловые 322, 325
асбопекол итовые 349
винипластовые 268
гуммирование 370, 377
зетовые 134
кварцевые 164
керамические 133
пекобетонные 347
покрытие винипластом 283
— полнизобутиленом 304
— резиной 370( 377
полистироловые 315
текстолитовые 240
угольные 403
фаолитовые 222
Турнллы
кварцевые 166
керамические 138
Туфовые цементы 80
Туфы лавовые 40
Углеродистые материалы 218, 401 ел.
Уголь 401
Угольники фаолитовые 228
Ударная вязкость 187
Удельный вес 179
Удлинение (относительное и
остаточное) 185
Укладка к-бетона 111
Усадка
к-бетона 110
к-цементов 87
фаолита 232
Ускорители
вулканизации каучука 365
схватывания и твердения
к-цементов 79
Уторы 393
Фактис 387 ел.
ремонт гуммировки 386
Фаолит 197, 204—205, 214 ел.
Фарфор 145 ел.
Ф-4 вискозиметр 251
Фельзит-порфнр 38
"Феноло-альдегидные смолы 201
Фильтрволокно асбестовое 45
Фильтровальные плитки
графитовые 404
керамические 132
стеклянные 161
Фланцы
для керамических труб 136
покрытие полиизобутиленом 303
Формование
винипласта 269, 287
органического стекла 310
фаолита 222
Фосфатнрование 211
Фуксово стекло 74
Фундаменты 53
башен 61, 67
" Футеровка
асбовннилом 323
барабанного концентратора 70
-— башеи природными кислотоупо-
рами 67
битумно-пековымн материалами
325
бутваром 329
винипластом 280
«впустошовку» 356
графитированными плнткамн 402
диабазовыми плитками 156
защитная полиизобутиленовых
покрытий 306
крышек к-бетоном 117
к-цементами по битуминолю 355
рубероиду 355
листовым стеклом 159
на бнтуминоле 341, 353
иа битумных мастиках 341, 353
на к-цементах 92
печей шамотными изделиями 147,
149 ел.
поливннилбутиралем 329
полиизобутилеиом 301
по фактису 389
предохранение от струи пара 157
природными кислотоупорами 67
рубероидом 353
рулонными битумно-пековыми
материалами 353
серными цементами 103
силикатная, эксплуатация н
ремонт 100
силикатно-битумная 353
угольными плитками 402
фаолитом 236
фарфоровым кирпичом 146
штучными материалами на
к-цементе 96
Химическая стойкость
аллиловых смол 328
421
Химическая стойкость
асбовинила 325
асфальтобетона 346
асфальто-пековых материалов
197
битумов 335
бутвара 329
гагата 412
древесины 390
винипласта 261, 262
к-бетона ПО
к-цементов 88
кремнийорганических смол 246
лаковых покрытий 199
неорганических материалов 24
органических материалов 196
органического стекла 308
перхлорвиниловых покрытий 260
пластиката 197, 290
поливинилбутирал.я 329
поливинилкарбазола 329
полиизобутилена 294—295
полисилоксанов 246
полистирола 314
политетрафторэтилена 320
полиэтилена 319
пропитанного графита 407
пропитанной древесины 400
резины и эбонита 198, 367
«сарана» 326
стекла 159
стеклянной ткани 160
текстолита 243
тефлона 320
фактиса 387
фаолита 197, 218
эмали 170
Хлоркаучуковый клей 371
Холодильники
графолитовые 235
кварцевые 165, 166
керамические 142
фаолитовые 235
Холодная текучесть полиизобутиле-
на 296
Хризотил-асбест 41, 43
Хрупкости температура 183
Хрупкость 23
эбонита 189
Цементы
андезитовые 80
бештаунитовые 80
глето-глицериновые 99, 104 ел.
диабазовые 80, 156
кварцевые 80
кислотоупорные силикатные 73 ел.
КЦВ 102
маршалитовые 80
свинцовые 105
Цементы
серные 101 ел.
туфовые 80
Центрифуги, гуммирование 379
Циматный клей 375
Цистерны, гуммирование 370
Шаблон для формования фаолитовых
труб 223
Шамот 122
Шамотные огнеупорные материалы 147
Шамотный кирпич 147, 148
Шаровые мельницы
керамические 145
| ~ футеровка каменным литьем 157
— фарфоровым кирпичом 146
Шары диабазовые 156
Швы
винипласта 264, 282
листового фаолита 237
пропитанной древесины 401
расшивка глето-глицерииовыми
цементами 105
резиновой обкладки 376
сварные винипласта 264
— под бакелитовые покрытия 208
—полиизобутнлена 298, 299
уплотнение 55, 64, 99, 104
Шестерни текстолитовые 240
Шкала твердости минералов 19
Шланги полиизобутиленовые 297,
304
Шлифование органического стекла
313
Шпатлевка
кислотоупорными цементами 95
под бакелитироваиие 211
полихлорвиниловая 254
при гуммировании 374
Шприцевание 269
Штамповка
винипласта 263
органического стекла 311
полиизобутилена 297
Штуцеры
диабазовые, заделка 157
приварка под эмалирование 171
фаолитовые, крепление 230
футеровка винипластом 283
Эбонит 365
испытание 180, 189
Эбонитовый клей 371
Эксгаустеры керамические 144
Эксплуатация
асфальто-пековых футеровок
361
винипластовых трубопроводов
276
гуммированных аппаратов 384
422
Эксплуатация
силикатных футеровок 100
сооружений из к-бетона 118
эмалированной аппаратуры !76
Электрофильтры, монтаж 56
Электрофоретическое гуммирование
374
Эмалевые покрытия, испытание 175
Эмали 167 ел.
кислотостойкие 168
Эмали
перхлорвиниловые 251
черная 4-1 338
Эмалированная аппаратура 170 ел.
Эмульсеры керамические 143
Эмульсии битумные 336
Энглера вискозиметр 191
Этиноль 321
Эфиры ортокремневой кислоты 246
Эффузивные породы 32
ОПЕЧАТКИ
Стр.
14
14
61
86
159
1G8
169
182
183
1 ft^
1 оО
207
316
413
Строка
1 сверху
19—20 снизу
22 снизу
3 сверху
8 сверху
3 снизу
4 сверху
12 сверху
15 сверху
# снизу
7 сверху
табл. 72,
8 строка
сверху
4 сверху
Напечатано
Для пористых материалов
S= 1.
сткрытую пористость
2 ,
3
диаметром 1,7
1,3 кг'СМ2
к г/см
Коэффициент объемного
расширения:
мг/см
к Р*
Лв-ж — р
(/в - /0) ЮО
отверждения
1960
Должно быть
Для непористых
материалов S= 100.
водопоглощение
Ve
диаметром I»13
1 f 3 кг/мм2
кг/мм2
Коэффициент объемного
расширения X Ю7
Я
(/в-/0I00
/о
«полимеризации»
кг; мм2
1950
Поляков
Редактор 7\ Д. Мискинова . Технический редактор С. Я. Раков
Подписано к печати 6/ХИ 1952 г. Т 08272. Тир. 10 000 экз. (первый завод 5000)
Бум. 60x92 Vie=13,25 бум.—26,5 печ. листов. Учетно-изд, листов 27,5.
Типогр. знаков в 1 печ. листе 41500. Цена 14 р. 75 к. Зак. 1270
Тип. Госхимиздата, Москва, 88, Угрешская
К. А. ПОЛЯКОВ
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ
ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ
МАТЕРИАЛЫ
2-е издание, переработанное
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ХИМИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА 1952 ЛЕНИНГРАД