Коррозионная стойкость оборудования химических производств: Способы защиты оборудования от коррозии - Сухотин А.М., Зайцев В.А., Чекулаева Е.И., Княжева В.М.

Author: Сухотин А.М. Зайцев В.А. Чекулаева Е.И. Княжева В.М.

Tags: испытания материалов товароведение силовые станции общая энергетика материаловедение химические производства коррозия металлов коррозионная стойкость

Year: 1987

Similar

Анодная защита металлов от коррозии

Справочник нефтехимика. Том 1

Вентиляция и отопление гальванических цехов машиностроительных предприятий

Методы получения особо чистых неорганических веществ

Text

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 3
Глава 1. Методы коррозионных юсяытаний 5
1.1. Общая коррозия . 6
1.2. Точечная коррозия 18
1.3. Щелевая коррозия ............................................ 26
1.4. Коррозия под статическим напряжением Коррозионное растре-
скивание ......................................................... 28
1.5. Коррозионно-усталостная прочность 41
1.6. Межкристаллитная и ножевая коррозия 49
1.7. Коррозия при трении ......................................... 68
1.8. Эрозия ..................................................... 76
1.9. Коррозия при высоких температурах и давлениях 82
1.10. Коррозия в расплавленных металлах 87
1.11. Испытания пластмасс . 92
1.12. Испытания резин............................................ 100
1.13. Испытания лакокрасочных покрытий 109
1.14. Методы неразрушающего контроля 115
Глава 2. Химическое оборудование в коррозионно-стойком
исполнении .... - 125
2.1. Металлическое оборудование .... 123
2.2. Оборудование из неметаллических материалов 145
Глава 3. Защита оборудования неметаллическими химически
стойкими материалами - 160
3.1. Требования к конструкции оборудования, подлежащего антикор-
розионной защите ................. . . . . 161
3.2. Подготовка поверхности ... 164
3.3. Выбор вида защитного покрытия 167
3.4. Футеровочные покрытия . . .170
3.5. Покрытия на основе химически' стойкы батонов , торирет-рас-
творов .... .......... '. .191
3.6. Гуммировочные покрытия 198
3.7. Лакокрасочные покрытия ... 224
3.8. Покрытия на основе листовых пластмасс 239
Глава 4. Защита оборудования с помощью ингибиторов коррозии 248
4.1. Ингибиторы кислотного травления металлов 249
4.2. Летучие, ингибиторы коррозии 252
Глава 5. Электрохимические методы защиты оборудования 254
5.1. Электрохимические основы метода анодной защиты 254 1
5.2. Технические средства анодной защиты 258
5.3. Промышленное применение анодной защиты 2оЗ
5.4. Катодная защита ... - • 2ЬВ
979
Библиографический список -

К689
УДК 620.197 : 66
Авторы: А. М. Сухотин, Е. И. Чекулаева, В. М. Княже-
ва, В. А. Зайцев
Рецензент: акад. >7. М. Колотыркин
УДК 620.197 : 66
Коррозионная стойкость оборудования химических
производств: Способы защиты оборудования от кор-
розии. Справ, изд./Под ред. Б. В. Строкана, А. М. Су-
хотина. — Л.: Химия, 1987. 280 с.
Описаны методы коррозионных испытаний применительно к условиям
эксплуатации химической аппаратуры, технология основных видов противо-
коррозионных работ. Приведены сведения об отечественных материалах,
используемых для изготовления и антикоррозионной защиты оборудова-
ния, сооружений, конструкций и приборов химической промышленности.
Для инженерно-технических и научных работников химической н
смежных с ией отраслей промышленности.
Табл. 77. Ил. 120. Библиогр. список: 192 назв.
к 2801020000-056 5б87
050 (01)-87
© Издательство «Химия», 1987
ПРЕДИСЛОВИЕ
Решения XXVII съезда КПСС, направленные на интенсифика-
цию народного хозяйства, предусматривают дальнейшее совершен-
ствование химического машиностроения, повышение долговеч-
ности химического оборудования, работающего, как правило,
в агрессивных средах. Создание и эксплуатация химической
аппаратуры невозможны без привлечения данных о ее корро-
зионных характеристиках, методах и средствах противокорро-
зионной защиты.
Известен ряд справочников по коррозии материалов в средах
химической промышленности. В наибольшей степени требованиям
практики отвечает девятитомное справочное руководство «Корро-
зия и защита химической аппаратуры», выпущенное издательством
«Химия» в 1969—1975 гг. За годы, прошедшие после выхода этого
издания, в организации и технологии работ по борьбе с корро-
зией в химической промышленности произошли большие измене-
ния. Была реорганизована антикоррозионная служба в стране,
создан ряд новых химических производств, в том числе много-
тоннажных, расширен ассортимент коррозионно-стойких мате-
риалов. Промышленно освоены новые методы защиты химической
аппаратуры. В отраслевых институтах появились и накопили
опыт новые коллективы коррозионистов.
Цель нового продолжающегося издания справочного руковод-
ства «Коррозионная стойкость оборудования химических
производств» — обобщение современного опыта борьбы с корро-
зией в химической промышленности и ряде смежных областей.
Планируется выпуск отдельных книг по коррозии в производствах
пластмасс и химических волокон, в азотной, нефтеперерабатыва-
ющей, нефтехимической, иодобромной, галургической и других
отраслях промышленности. Одну из них предполагается посвя-
тить важной для эксплуатации многих заводов проблеме — кор-
розии оборудования под действием теплоносителей, хладагентов
и рабочих тел, в том числе воды, водяного пара, фреонов, рассо-
лов, продуктов сгорания топлив и др.
Предлагаемая читателям первая книга продолжающегося из-
дания посвящена общим для большинства химических производств
вопросам технологии антикоррозионной защиты оборудования.
Рассмотрена номенклатура металлического оборудования из
коррозионно-стойких сталей и титана, неметаллических мате-
риалов. Большое внимание уделено технологии защиты стальных
и железобетонных аппаратов футеровочными и полимерными
покрытиями. Перспективные методы электрохимической за-
щиты рассмотрены главным образом на примерах анодной защиты,
нашедшей в химической промышленности наибольшее применение.
В меньшей степени рассмотрены вопросы использования ингиби-
торов коррозии. Этот вид защиты неразрывно связан с особен-
ностями технологии соответствующих производств, требова-
ниями к химическому составу продукции и рабочих сред, поэтому
он будет рассматриваться в книгах, посвященных конкретным
отраслям химической промышленности. В эту книгу включены
лишь справочные данные о таких общераспространенных процес-
сах, как ингибирование при травлении металлов и ингибиторная
защита оборудования в периоды консервации и транспортировки.
Описанию способов защиты оборудования предпослана глава
о методах коррозионных испытаний металлических и неметалли-
ческих материалов и изделий.
Первая и четвертая главы написаны А. М. Сухотиным, за
исключением раздела «Электрохимические методы испытаний
на стойкость к межкристаллитной коррозии» главы 1, напи-
санного В. М. Княжевой, раздел 2.2 и глава 3 — Е. И. Чекула-
евой, раздел 2.1 и глава 5 — А. М. Сухотиным и В. А. Зайцевым.
Глава 1
Методы коррозионных испытаний
Понятие «коррозионная стойкость» охватывает очень широ-
кий круг явлений, сопровождающих взаимодействие материалов
с коррозионно-активными средами.
Простейший тип коррозии — равномерное поверхностное
растворение, уменьшающее толщину материала, но не влияющее
на его физико-химические и механические свойства. Однако
картина коррозионного разрушения далеко не всегда так
проста. Как правило, коррозия на разных участках поверхности
оказывается более или менее неравномерной. В случае так назы-
ваемой точечной коррозии степень неравномерности огромна:
на фоне почти неповрежденной поверхности с большой скоростью
развиваются глубокие точечные поражения, быстро приводящие
к перфорации стенок и выходу аппаратов из строя. Иногда кор-
розия металлов носнт «ножевой» характер: вдоль сварных швов
образуются узкие глубокие канавки. Весьма часто преимуще-
ственному разрушению подвергаются границы зерен металла:
связь между зернами ослабевает, что резко ухудшает механиче-
ские свойства металла и может привести к растрескиванию аппа-
рата. Опасность растрескивания особенно велика, если материал
находится в напряженном состоянии. Коррозионному растрески-
ванию под напряжением подвержены многие металлические мате-
риалы в специфических средах. Оно может быть транс- и меж-
кристаллитным и смешанным. Динамические нагрузки могут
породить и другие виды разрушения: коррозионно-усталостное
нли кавитационное.
В некоторых случаях воздействие среды приводит к глубоким
изменениям состава и свойств материала. Это типично для орга-
нических конструкционных и прокладочно-уплотнительных
материалов (пластмасс, резин и др.), а иногда наблюдается и для
металлов (наводороживание, поглощение или потеря углерода,
азотирование, селективная коррозия и др.).
Действие одной и той же среды может быть совершенно раз-
личным в зависимости от температуры, скорости потока, давления
и конструктивных особенностей аппарата (узлы трения, узкие
зазоры, щели, концентраторы напряжений).
Разнообразие коррозионных процессов и явлений привело
к созданию множества специальных методов их эксперименталь-
ного изучения. Конкретные задачи приводят к возникновению
разновидностей одних и тех же методов, поэтому авторам не уда-
лось достигнуть полноты их обзора. Ниже рассмотрены основные
современные методы коррозионных испытаний. Наряду со стан-
дартными отражены перспективные методы испытаний.
1.1. ОБЩАЯ КОРРОЗИЯ
Самую общую оценку величины коррозионных поражений
получают путем визуального наблюдения и фотографирования
поверхности-. При этом отмечают время начала появления про-
дуктов коррозии, характер их распределения по поверхности
металла, цвет, адгезию. Визуальные наблюдения дополняют
измерениями глубины поражений, особенно при неравномерной
коррозии.
Для относительной характеристики коррозионного поведения
металлов разработана шкала коррозионной устойчивости
(табл. 1.1). Приведенные в табл. 1.1 характеристики устойчивости
металла приблизительно соответствуют требованиям, предъявля-
емым к основной технологической аппаратуре многих химических
производств, однако в ряде случаев такого соответствия нет. На-
пример, характеристика «устойчивый» будет явно неприемлема
для деталей приборов, корродирующих со скоростью 0,05—
0,1 мм/год. 10-балльная шкала коррозионной стойкости имеет
довольно широкое применение, хотя из нового издания
ГОСТ 9.908—85, вступающего в силу с 1987 г., она исключена.
Наиболее простой и распространенный метод определения
скорости общей равномерной коррозии — гравиметрический —
сводится к взвешиванию металлических образцов до и после
коррозионных испытаний и вычислению коррозионных потерь
по разности массы. Гравиметрическим методом с достаточной
точностью можно измерять скорость коррозии в тех случаях,
когда она превышает 1СГ3—10~4 мм/год. Потеря массы по величине
должна быть по крайней мере на один порядок выше разрешающей,
способности весов. Как правило, точность гравиметрического
метода определяется не столько чувствительностью весов и точ-
ностью взвешивания, сколько теми случайными погрешностями,
которые вносят вспомогательные операции (промывка, сушка,
удаление продуктов коррозии).
В современной химической промышленности, как и в других
отраслях техники, связанных с применением химических продук-
тов в качестве теплоносителей, горючих, рабочих тел и т. д.,
весьма часто встречается необходимость измерения значительно
меньших, чем это возможно гравиметрическим методом, значений
скорости коррозии. В этих случаях используют более чувстви-
тельные методы, например резистометрический, позволяющий
Десятибалльная шкала оценки коррозионной устойчивости металлов
и коррозионной активности сред по ГОСТ 13819—68
Таблица 1.1
Балл Глубина коррозионного проникновения, мм/год Скорость коррозии, г/(м*»ч) Характеристика устойчивости металла Коррозионная активность среды
железо и желез- ные сплавы медь и медные сплавы свинец и свинцовые сплавы алюминий и алюминиевые сплавы
1 0,001 0,0009 0,001 0,0013 0,0003 Полностью устой- чивый Отсутствует
2 0,001—0,005 0,0009—0,045 0,001—0,005 0,0013—0,6065 0,0003— 0,0015 Повышенная устойчивость Низкая
3 0,005—0,010 0,0045—0,0090 0,005—0,010 0,0060—0,0130 0,0025—0,003 То же »
4 0,01—0,05 0,009—0,045 0,01—0,05 0,013—0,065 0,003—0,025 Устойчивый Средняя
5 0,05—0,10 0,045—0,090 0,05—0,10 0,065—0,130 0,025—0,030 » »
6 0,1—0,5 0,09—0,45 0,10—0,5 0,13—0,65 0,03—0,15 Пониженная устойчивость Повышенная
7 . 0,5—1,0 0,45—0,90 0,5—1,0 0,65—1,30 0,15—0,30 То же »
8 1,0—5,0 0,9—4,5 1,0—5,0 1,3—6,5 0,3—1,5 Сл абоустой чи вый Высокая
9 5,0—10,0 4,5—9,0 5,0—10,0 6,5—13,0 1,5—3,0 » »
10 10,0 9,0 10,0 13,0 3,0 Неустойчивый Очень высокая
измерять скорость коррозии с точностью до 1 • 10"“ мм/год. Иногда
и такая точность оказывается недостаточной. В электрохимиче-
ских производствах, в частности, требуется оценить скорость
растворения электродов, изготовленных из драгоценных металлов.
Столь малые скорости (10-®—мм/год) определяют обычно
после накопления в растворе такого количества продуктов кор-
розии, которое может быть обнаружено и определено каким-либо
аналитическим способом. При этом используют все виды хими-
ческого анализа, .фотоколориметрню, потенциометрию, кулоно-
метрию и т. д.
Очень высокие чувствительность и селективность имеет атомно-
абсорбциоииый спектральный метод анализа продуктов корро-
зии. Он с успехом используется для изучения скорости растворе-
ния металлов в активном и пассивном состоянии [1]. Большой
интерес для этой цели представляют радиохимические методы [2].
Гравиметрический метод
Для определения скорости коррозии гравиметрическим мето-
дом обычно используют образцы в виде пластинок 20 X 30 X
X (1,54-3) мм или цилиндров диаметром 10—20 и высотой 40 мм.
Поверхность образцов должна иметь высокий (6—7) и одинако-
вый класс шероховатости. Образцы перед испытаниями обезжири-
вают ацетоном, тетрахлоридом углерода или другим раство-
рителем, промывают, сушат при 40—100 °C и хранят в эксикаторе.
Взвешенные образцы с помощью стеклянных держателей поме-
щают в стеклянные ампулы диаметром 35—40 и длиной 300—
330 мм. После загрузки образцов оттягивают верхний конец
ампулы, заливают раствор и запаивают ампулу.
Если в процессе испытаний повышается давление или испыта-
ние проводится в среде легковоспламеняющихся веществ, то
можно использовать, например,
пробирки из стали 12Х18Н10Т,
рассчитанные на необходимое
давление (рис. 1.1). В пробирку
вставляют стеклянный вкладыш,
в который помещают образцы
и заливают раствор, после чего
герметично закрывают ее ввин-
чивающейся пробкой на фторо-
пластовом уплотнении. Пробирки
Рис. 1.1. Стальная пробирка со стек-
лянным вкладышем:
г — пробирка; 2 — образцы; 3 — вкладыш:
4 — стеклянный держатель; 5 — раствор; t —
прокладка на фторопласта; 7 — пробка.
Таблица 1.2
Составы растворов и режим обработки образцов для удаления
продуктов коррозии по ГОСТ 9.907—83 н [3, 41
Состав, концентрация Режим обработки
1 2
Железо, углеродистая сталь, чугун
Электрохимическая (катодная) обработка
Цитрат аммония, 10 % NaOH, 8—10 % H2SO4, 5 %; ингибитор (тиомочевина, хино- лин, р-нафтол), 0,5 г/л » Лимонная кислота, насыщ. р-р NaOH, 75 г/л; Naj,SO4, 25 г/л; Na2CO3, 75 г/л 1,1 А/дм9 1,6 А/дм9, 20 °C, 20 мин 20 А/дм9, 75 °C, 3—5 мин 1,6 А/дм9, 75 °C 1—2 А/дм9, 20 °C, 20—40 мин
Химическая обработка
H2SO4 (плотн. 1840 кг/м3), 65 мл/л НО (плотн. 1190 кг/м3), 250 мл/л; ингибитор типа ПБ-5, 1,5 мл/л; KI, 1,5 г/л НО (плотн. 1190 кг/м3); SbaO3, 20 г/л; SnOj, 50 г/л Тартрат аммония, 10 %; NH4OH, 6 % Цитрат аммония, 10 %; NH4OH, 4 %; H2SO4, 10%; As2O3, 0,1 % 15—25 °C 15—25 °C 20 °C 25—70 °C 25—70 °C 25 °C, кипячение в колбе с обрат- ным холодильником
NaOH, 5%; цинк гранулированный или в стружках (NH4)2S2Oe, 10% NaOH, 650—700 г/л; NaNO3, 50 г/л; NaNOa, 20 г/л СгО3, 20 г/л; H3POJ, 50 г/л НО, 20 %; уротропин, 0,5 % 80—90 °C, 30—40 мин 25—70 °C 135—140 °C 80—90 °C 20—25 °C, интенсивное переме- шивание
НО, 20—25 %; SnO2, 1 %; уротропин, 0,5 % 20—25 °C, интенсивное переме- шивание
Механическая обработка
Пасты на веретенном масле:
Mg(), 200 г/л Венская известь, 200 г/л Сг2О3, 200 г/л Протирка »
Продолжение табл. 1.2
1 2
Нержавеющие стали
Электрохимическая (катодная) обработка
NaOH, 600 г/л; Na2CO3, 400 г/л 400 °C (расплав) анод — нержа-
веющая сталь /к = 15 А/дм2, /а = 3 А/дм2
H2SO4, 100 г/л; ингибитор для черных метал- лов, 5 г/л 0,15 А/дм2, 20 °C, 5 мни
Химическая обработка
Лимонная кислота, 10 %, H2SO4, 5 %; ин- гибитор (тиомочевина, В-нафтол, хинолин), 60 °C
0,2 % HNO3 (плотн. 1410 кг/м3) 20 °C
HF (40 %-ная), 40—60 мл/л; H2SO4 (плотн. 15—25 °C, до 2 ч
1840 кг/м3), 80—100 мл/л; HNO3 (плотн. 1400 кг/м3), 130—140 мл/л
Медь и ее сплавы
Электрохимическая (катодная) обработка
КОН, 7,5 % 1 А/дм2, 20 °C, 1—3 мин
H2SO4, 10% 0,1 А/дм2, 20 °C, 1—2 мин
Химическая обработка
H2SO4, 5 % 18—20 °C
H2SO4, 18% Погружение на 2—3 мин, очист- ка щеткой и промывка водой
NaHSO4 100 г/л 20 °C
Механическая обработка
Оксидные пленки легко снимаются мягкой стиральной резинкой
Никель и его сплавы
H2SO4, 10—18% Погружение на 2—3 мин, очист- ка щеткой и промывка водой -
NaOH (расплав) Погружение на 2—3 мин, про- мывка водой; повторяют до пол-
него удаления продуктов кор- розии
Алюминий и pro сплавы
HNO3, 5 % 10—15 °C
Конц. HNO3 10—20 °C, 2—3 мин, промывка водой и очистка щеткой
Н3РО4, 20%; СгО3, 8% 20 °C, 15—30 мин
Н3РО4, 5%; СгОэ, 2% ** 80—85 °C, 10 мин
NaOH, 50—60 г/л 60—70 °C, 2 мин
Про&ыштив таб£. L.2
я
Олива w его епяавы
на, 5% | 2О’С
NajPOi, 15 % При температуре кипения,
10 мни, очистка щеткой
на (плоти. 1190 кг/м®), 100 мл/л 20—40 °C
Свинец и его сплавы
Электрохимическая (и а т од и а я) обработка
H2SO4, 50 г/л; ингибитор (тиомочевина, р- I 20 А/дм®, 75 °C, 3 мии
нафтол, хинолин), 0,5 г/л |
Химическая
Ацетат аммония, насыщ. р-р
СНзСООН, 1 %
NaOH, 80 г/л; маннит ***, 50 г/л; гидра-
зинсульфат 0,62 г/л
NH4O, 10%
Ацетат аммония, насыщ. р-р
(NH4)2S2Oe, 10%
Уксусная кислота ледяная, 50 мл/л
обработка
20—40 °C
Очистка щеткой
Предварительно очищают щет-
кой, затем кипятят 30 мин
70 * **10, 5 мин
20 °C
20 °C
20—40 °C
Цинк и его сплавы
Оцинкованная сталь
Электрохимическая (катодная) обработка
Na3PO4, 30 г/л; NasCO3, 15 г/л; NaOH, 10 г/л I 1,1 А/дм®, 70 °C ’
NaH8PO4, 5% I 1,1 А/дй2, 70 °C, 5 мин
Na3PO4, 10 %
NH4OH, 20 %
(NH4)2S2O8, 10 %
NH4C1, 10 %
NaCN, 5 %
Химическая обработка
2—15 ч
2—5 мни
20 °C
Кадмироаанная сталь и кадмий
I 70 °C, 2,5 мни
| 20—40 °C
Магний и его сплавы
СгОэ, 20%; AgNO3, 1 %
СгО3, 15 %; Ag2CrO4, 1 %
СгОэ? 200 г/л; ВаСгО4, 20 г/л; AgsCrO4,
10 г/л
Кипячение, 1 мни
Кипячение, 15 мни
Кипячение
* Для деталей с малыми Допусками.
** Для предварительной обработки продуктов коррозии перед удалением их
65 %-ной HNO,.
*** Для удаления РЬО2.
помещают в термостат и выдерживают при определенной темпе-
ратуре. В некоторых случаях, когда удаление выделяющихся
при испытаниях газов не влияет существенно на состав остающейся
среды, можно употреблять негерметичные стеклянные сосуды,
снабженные жидкостными затворами или сообщающиеся с атмо-
сферой через узкую трубку. Часто исследуемые жидкости кипятят
или термостатируют в колбах с обратными холодильниками.
Коррозионные испытания образцов в заводских аппаратах
затруднительны из-за значительного колебания уровней в них,
особенно при испытаниях на границе раздела фаз. Простое при-
способление типа поплавка позволяет сохранить неизменным
положение образца по отношению к границе раздела фаз [5].
Иногда при испытаниях в заводских емкостях образцы закреп-
ляют на кронштейнах, установленных на плавающих рамках, что
гарантирует погружение образца в коррозионную среду при
любом ее уровне.
После испытаний образцы тщательно промывают водой и уда-
ляют с них продукты коррозии. Очищенные образцы промывают
в ацетоне или спирте, сушат в термостате и охлаждают в эксика-
торе, а затем взвешивают. В некоторых случаях исследуют меха-
нические свойства и структуру образцов.
Выше приведены составы для удаления продуктов коррозии
с различных металлов после коррозионных испытаний
(табл. 1.2).
Скорость коррозии V, г/(м®-ч), определяют двумя способами:
по увеличению массы образца вследствие образования продуктов
коррозии и по ее уменьшению после удаления продуктов корро-
зии. Первый используют в тех редких случаях, когда продукты
коррозии полностью сохранились на образце и заранее известен
их состав, — в основном для исследования высокотемпературной
газовой коррозии. Он имеет то преимущество, что на одних и тех
же образцах можно проследить за кинетикой коррозионного
процесса
V = п (mt — и*о)/5т,
где п — коэффициент, зависящий от состава продуктов коррозии; т0 — масса
исходного образца, г; — масса образца вместе с продуктами коррозии, г;
S — площадь образца, м2; т — время испытаний, ч.
Более распространен второй вариант
V = (то —- т2)/5т,
где тя — масса образца после удаления продуктов коррозии.
Резистометрический метод
Резистометрический метод определения скорости коррозий
заключается в измерении электрического сопротивления образцов
с малым поперечным сечением, помещенных в коррозионную
среду. Этот метод широко применяется как в лабораторных,
так и в производственных условиях для изучения коррозии
в газах и жидкостях.
К числу несомненных достоинств резистометрического метода
относится возможность следить за течением коррозионного про-
цесса, не извлекая образец из исследуемой среды и не удаляя
продукты коррозии, а также возможность контролировать ско-
рость коррозии в промышленных установках. К недостаткам
метода следует отнести его ограниченную применимость — он
может быть использован только для сред с низкой электропровод-
ностью. Другое ограничение связано с высокой чувствитель-
ностью метода к температурным колебаниям во время опыта.
В настоящее время технически возможно измерение малых
сопротивлений с высокой точностью (0,003—0,005%), что позволяет
применять резистометрический метод для изучения малых ско-
ростей коррозии. При выборе размеров образцов следует исходить
из разрешающей способности прибора для измерения электриче-
ского сопротивления. Большинство существующих серийных при-
боров позволяет с достаточно высокой точностью измерять сопро-
тивления порядка 0,01—1 Ом.
Рассмотрим в качестве примера метод определения очень
малой скорости коррозии проволочных образцов [4].
Известно, что сопротивление проводника цилиндрической
формы выражается формулой
R = р1/пг\
где R— сопротивление. Ом; р—удельное сопротивление, Ом-ммг/см; I —
длина образца^ см; г — радиус образца, мм.
Коррозионные потери к моменту времени т характеризуются
величиной изменения радиуса образца
Аг = г0 — гх.
Если температура образца в течение опыта постоянна, то
последнюю формулу можно представить в виде
Аг = Кр/М (1/К^— 1/КЯ-Э
или
Ar = r0(l-/Re/RT),
где Ro и Rx — сопротивление образца в начальный момент и в момент времени т.
Зная зависимость коррозионных потерь Дг от времени, можно
вычислить скорость коррозии для любого момента.
На рис. 1.2 приведена схема резистометрической установки.
Образец 18 в специальной ячейке 9, заполненной исследуемой
жидкостью, помещается в термостат 17. Температура термостата
автоматически записывается с помощью электронного регулирую-
щего моста 20. Точность термостатирования ±0,01 °C. Сопро-
тивление образца может быть измерено с помощью моста постоян-
ного тока 12. При измерении сопротивлений от 100 до 10“4 Ом
Рис. 1.2. Схема установки для измерения скорости коррозии металлов рези-
стометрическнм методом:
J — автотрансформатор; 2 — реле; 3 — выключатели электродвигателя и нагреватели;
» — нагреватель; 5 — электродвигатель с водяным насосом; б — контактные термо-
метры; 7 — термометр сопротивления; 8 — термометр Бекмана: 5 — ячейка с исследуе-
мым образцом; /0 — провода ПШ-6; it — гальванометр; 12 — мост Р329; 13 — двух-
полюсный переключатель; 14 — миллиамперметр; 15 — реостат Р-33; 16 — батарея
(аккумуляторов; 17 — термостат; 18 — образец; 19 — звуковая и световая сигнализа-
ция; 20 — мост ЭМР-209.
ошибка составляет ±0,02%. Ток подбирается таким образом,
чтобы была обеспечена достаточная чувствительность измеритель-
ной схемы и в то же время не происходило разогрева образца
(для образцов с сопротивлением 3—5 Ом эта величина составляет
40 мА). Чувствительность измерительной схемы зависит от харак-
теристик гальванометра 11.
Образцы толщиной не более 0,2 мм обезжиривают, свивают
в спираль и помещают в ячейку (рис. 1.3). Крепят образец не-
ржавеющей стали к платиновым токоподводам с помощью контакт-
ной сварки. Для создания контакта платины с алюминиевыми
образцами используют переходную алюминиевую втулку.
Токоподводы ячейки соединяют с проводами измерительной схемы
при помощи посеребренных контактов. Для максимального умень-
шения сопротивления используют соединительные провода ПШ-6,
сопротивление которых не превышает 4-10“3 Ом-м.
По описанной методике можно проводить длительное (много-
месячное) непрерывное изучение кинетики коррозионных процес-
сов и измерять скорость коррозии порядка 10“4—10“6 мм/год
с точностью до 1-104в мм/год. Условия достижения такой точ-
ности — достаточная равномерность коррозии, неизменность
Рис. 1.3. Ячейка для измерения скорости коррозии:
1 — провода измерительной схемы ПШ-6; 2 — защитный слой
из парафина с ватой; 3 — защитные колпачки; 4 — посеребренные
контакты; 5 — медные токоподводы; 6 — корпус ячейки; 7 — пла-
тиновый токоподвод;- 8 — контактное приспособление; 9 — об-
разец; 10 — место спая ячейки; 11 — место спая платинового
токоподвода с медным; 12, 13 — уровни жидкости при исследова-
нии коррозии в газовой и жидкой фазах; 14 — трубка для запол-
нения ячейки раствором; 15 — шлифы.
удельного электрического сопротивления образцов
и коррозионной среды в течение опыта.
Для контроля влияния температуры на точ-
ность измерения сопротивления образцов в термо-
стате установлены пустые запаянные ячейки с
образцами из исследуемого материала (эталоны).
Известен способ уменьшения температурной
ошибки путем измерения отношения сопротивлений
двух образцов, один из которых корродирует, а
другой изолирован от среды стойким покрытием.
Этот способ также не лишен недостатков. Во-пер-
вых, как правило, трудно подобрать хороший изо-
лирующий материал; во-вторых, изоляция обычно
имеет низкую теплопроводность и при быстрых
изменениях температуры скорость нагрева изоли-
1
рованного образца оказывается меньше, чем исследуемого, вслед-
ствие чего появляется дополнительная ошибка.
Для процессов с малой глубиной проникновения коррозии
может быть использован метод измерения сопротивлений двух
проволочных образцов, имеющих разные значения отношений
периметра к площади поперечного сечения. Ниже излагается
теория этого метода. Рассмотрим влияние коррозии на сопроти-
вление двух образцов, изготовленных из одного и того же материала
и находящихся в одинаковых условиях.
Обозначим площади и периметры поперечных сечений этих
образцов в начальный момент соответственно Sj, S2 и Пъ П2.
К моменту времени т сечения уменьшаются на Г^б и П26:
Sj, т — Sj — П16; S2T — *S2 — П26, (1)
где б — общая для обоих образцов глубина проникновения коррозии.
Эти и все дальнейшие формулы справедливы при условии
(6/П)<1. (2)
Скорость коррозии
V = d&ldx. (3)
Электрическое сопротивление образцов в момент времени <г:
г> РтД Pth . р _________________________ Рт^2 ___ Рт^2
“1. т — “с--— -с п х ’ t'2' т с с пя» I4'
•Sl.T S1 —пх6 ’ I'2,T Sz.t s2 —П26 ’
где ря — удельное сопротивление материала образцов; и — длины образцов.
Отношение сопротивлений
„ / \ (^2'— П2б) tj
\ R3 )х (St — nx6)G w
не зависит от изменений р, оно определяется начальными геометри-
ческими характеристиками образцов и глубиной проникновения
коррозии
е h^lRi, х — lt$sR3, х tc\
l3ntRt.x-hnaRt.t ‘ W
Примем, что
h =» G- (7)
При этом
е — ^2 / S; X — (Sj/St)
Пхх —П3 \ Пх ) х —(П2/Пх) • < '
По уравнению (8) можно найти 6 для любого момента времени,
если известны значения х. Когда (6/П) < 0,05, можно вместо
уравнений (5) и (8) использовать приближенные выражения:
х«-^-Г14-(-П1-—(9)
6 ~ (nx/sx) 2 (n2/s2) ("ЗГ к ~1) • (10)
Уравнение (9) получается разложением выражения (5) в ряд
по степени малого параметра 6/П.
Приступая к исследованиям по резнстометрическому методу,
очень важно предварительно оценить, с какой максимальной
точностью можно определить величину 6 при заданной точности
измерения х. Для получения этой зависимости прологарифми-
руем, а затем продифференцируем выражение (8). Значения Sx,
S2, Пх, П2 будем при дифференцировании считать постоянными,
так как влияние точности измерения исходных размеров образцов
на относительную ошибку определения 6 нас не интересует.
В результате получим:
М dv. dx /1П
6 ~ х —(S2/Sx) “ х —(П2/Пх) < >
или, переходя к относительным ошибкам Д6/6 и todx,
J£-F, (12)
где
F “ 1—(S2/xSx) “ 1—(П2/хПх) • (13)
Введем обозначения:
Ti = nx/S,; = (14)
Используя уравнения (5), преобразуем выражение (13):
р i/6yt)-i , 1- 6vi
1—(Ы%) 1 — (Ti/Tz) *
(15)
Отметим, что у8/у и бу8 — безразмерные параметры. При
(ve/Vi) I множитель F, а вместе с ним и Дб/б стремятся к бес-
конечности.
Уравнение (10) позволяет получить приближенную формулу:
5 х L П — (Wh)16Т1
В области (уг/уд) < 0,8 результаты вычислений по формулам
(12) и (16) практически совпадают.
По уравнению (15) можно вычислить величины F, отвечающие
различным значениям параметров бу8 и уа/уд.
Максимальные относительные ошибки измерения величин х
и R связаны соотношением:
Дх/х = 2 &R/R. (17)
Современные мостовые методы измерения сопротивлений поз-
воляют определять значения R с точностью 0,01%.
Анализ точности определения коррозионных потерь этим
методом проведен в работе [4].
Применение образцов различного диаметра иногда бывает
нежелательно, так как неодинаковая степень деформации может
привести к различиям в скорости старения сплавов. В таких
случаях второй образец можно изготовить из той же проволоки,
что и первый, изменив каким-либо образом отношение П/S. Этого
можно достичь небольшим обжатием на вальцах или снятием по
всей длине проволоки фаски, представляющей в сечении сегмент
круга.
Радиохимический метод
Определение скорости коррозии по количеству металла, пере-
шедшего в раствор, проводится обычно с помощью химического,
фотоколориметрического или полярографического метода ана-
лиза. В тех случаях, когда в результате коррозии в раствор
переходят незначительные количества металла, может быть при-
менен радиохимический метод анализа. Особенно ценна воз-
можность использования этого метода для определения кинетики
растворения отдельных компонентов сплавов.
В металлические образцы перед испытаниями путем облуче-
ния нейтронами в ядерном реакторе или другим способом вводят
радиоактивные изотопы. Затем образцы погружают в исследу-
емую жидкость. После окончания опыта определяют концентрацию
Радиоактивных продуктов коррозии в растворе с помощью много-
канального сцинтилляционного у-спектрометра^ Чувствительность
метода по разным элементам составляет 10~п—10“7 г металла
в анализируемой пробе. Применяемая аппаратура и методика
исследования описаны в обзоре [2].
1.2. ТОЧЕЧНАЯ КОРРОЗИЯ
Точечная (питтинговая) коррозия — широко распространен-
ный и очень опасный вид разрушения химической аппаратуры.
Она характеризуется сосредоточением и резкой интенсификацией
коррозионного процесса на отдельных небольших участках метал-
лической поверхности. Развитие этого процесса в одних точках
самопроизвольно прекращается, в других может продолжаться
длительное время. Особенно уязвимы ребра, кромки, риски,
границы лакокрасочных покрытий или запрессованного мате-
риала. Специфическими активаторами точечной коррозии яв-
ляются СГ-, 'CN-ионы и H2S. Морфология и электрохимические
особенности развития питтингов рассмотрены в обзоре [6].
Гравиметрический метод для характеристики точечной
коррозии совершенно непригоден (исключение составляют си-
стемы типа нержавеющая сталь в растворе FeCl3, когда коррозия
практически полностью сосредоточена в питтингах). Используют
электрохимические методы и различные способы определения
глубины коррозионных поражений.
При гальваностатической поляризации металла в средах,
вызывающих питтинговую коррозию, легко обнаруживается кри-
тический потенциал питтингообразования (£пит) — пороговый
потенциал, при котором электрод становится практически не-
поляризуемым. Он может быть найден по потенциостатическим
или потенциодинамическим поляризационным кривым (рис. 1.4).
Анализ кривых ток — время дает наглядную информацию
о склонности металла к точечной коррозии в заданных условиях.
В качестве примера можно привести анодные хроноамперометри-
ческие кривые анодного растворения пассивного железа в кислом
растворе бихромата калия при добавлении КС1О4 (рис. 1.5).
Для питтинговой коррозии харак-
терно наличие индукционного перио-
да после добавления активатора, по
окончании которого ток резко возрас-
тает. На рис. 1.6, 1.7 приведены ти-
пичные кривые ток — время для ста-
лей в растворах, содержащих ионы
Рис. 1.4. Анодная поляризационная кривая
углеродистой стали в деаэрированном насы-
щенном растворе Са(ОН)2 при 25 °C с до-
бавками NaCl [7}:
1 — 1,0; 2 — 0,5; 3 — 0,1; 4 — 0,01 моль NaCl
на 1 кг раствора.
Стрелками показаны Епит-
Рис. 1.5. Анодные хроноамперометрические кривые для пассивного железа
в растворе H2SO4, 0,5 моль/л + К2Сг2О7, 0,1 моль/л (АВ) и после добавления
КС1О4, 0,5 ммоль/л (ВС) j8j:
1 — Е — 1,2 В; 2 — Е = 1,5 В.
Время^с
рнс. 1.6. Анодные хроноамперометрические кривые для углеродистой стали
при различных потенциалах в растворе, содержащем СГ:
“ — [С| ] — 0,5 ммоль/л; потенциал. В: / — 0,3; 2 — 0,1; 3 — 0,05; 4 — 0: S — минус
0.05; 6 — минус 0,3; 7 — минус 0.4;
О — [CI] — 5 ммоль/л; потенциал. В: I — минус 0,1; 2 — минус 0,2; 3 — минус 0.25;
* — минус 0.3; 6 — минус 0,35; 6 — минус 0.4; 7 — минус 0.5.
Рис. 1.7. Анодные хроноамперометрнческие кривые для нержавеющей стали
(SUS304) при различных потенциалах в растворе, содержащем 0,5 моль/л СГ [9]:
I — 0.3; 2 — 0.2; 3—0.1; 4 — минус 0,1; 5 — минус 0.2; 6 — минус 0.25; 7 — минус
0,3 В.
Рис. 1.8. Зависимость 1g/ от т для пассивных железных электродов, выдержан-
ных в H2SO4 (0,5 моль/л) в течение 6,5 ч, после инжекции (при т — 0) в раствор
СГ (0,01 моль/л).
Е: 1 — 0.8; 2 — 1.1; 3 — 1,413 В.
/ст — стационарная плотность тока. Стрелками показаны тйпд 1101.
хлора (91. Появление минимума и последующий подъем кривых
обусловлены возникновением и развитием питтингов.
Для надежного воспроизводимого определения длительности
индукционного периода тияд следует перед введением в раствор
ионов-активаторов проводить длительную потенциостатическую
выдержку электрода в растворе, достаточную для установления
стационарного пассивного состояния. В этом случае в начале
индукционного периода плотность тока постоянна, минимум
отсутствует и величину тинд можно определить, как показано
на рис. 1.8.
Простой способ исследования питтинговой коррозии, пред-
ложенный в работе [11], основан на регистрации сквозного то-
чечного поражения тонкой фольги. Определяя время до появления
сквозного отверстия для фольги разной толщины, можно оценить
скорость питтингообразования.
Испытуемый образец (рис. 1.9) в виде полоски из фольги
толщиной от 0,05 до 0,2 мм плотно прижимают к отверстию ячейки
с коррозионной средой. Между наружной поверхностью образца
и медной пластинкой помещают сухую фильтровальную бумагу.
Напряжение (12 В) подают на медную и испытуемую пластины.
При появлении сквозного поражения фольги бумага пропиты-
вается электролитом и между ней и пластинкой течет ток, который
отмечается регистрирующим устройством.
Для оценки глубины проникновения коррозии используют
оптические и механические приборы (профилометры).
Рис. 1.9. Схема ячейки для определения скорости точечной коррозии:
I ~~ вспомогательный электрод; 2 — электрод сравнения; 3 — рабочий электрод; 4 —
медная пластинка.
В некоторых случаях глубину проникновения коррозии можно
определить обычным микроскопом. Для этого следует сфокуси-
ровать оптическую схему сначала на плоскость, совпадающую
с верхним краем изъязвления, а потом, на какую-либо точку
дна язвы. Разность отсчетов указателя, связанного с микрометри-
ческим винтом, показывает глубину язвы.
Для исследования начальных стадий коррозии (глубина пора-
жения до 3 мкм.) применяют чувствительные микроинтерферо-
метры МИИ-4, МИИ-10, МИИ-12 [12]. Микроинтерферометр пред-
ставляет собой соединение двух оптических систем.: микроскопа
и интерферометра. В поле зрения микроинтерферометра наблю-
дается исследуемая поверхность, на которую накладывается
изображение интерференционных полос; по величине изгиба этих
полос можно судить о глубине изъязвлений. Величина изгиба
определяется с помощью окулярного винтового микрометра.
Большое распространение для определения глубины коррозии
получил метод светового сечения профиля с помощью двойного
микроскопа Линника. Этот прибор (рис. 1.10) представляет собой
систему двух микроскопов: осветительного и микроскопа наблю-
дения, расположенных под углом друг к другу. При освещении
прокорродировавшей поверхности через узкую щель в поле зре-
ния микроскопа видна (в результате различного отражения от
выступов и впадин) извилистая линия, точно воспроизводящая
профиль язвы в перевернутом виде. Высоту профиля измеряют,
подводя визирный крест окуляра с помощью микрометрического
винта поочередно к основанию профиля и его вершине. Этим мето-
дом можно измерять поражения глубиной от 3 до 100 мкм с точ-
ностью 3—5%. При использовании специальных оптических
устройств можно повысить верхний предел измерений до 1000 мкм.
Точность метода снижается при измерении глубины узких язв
с крутыми стенками, в которые затруднено проникновение света.
Оптический и механический принципы исследования поверх-
ности объединены в конструкции профилографопрофилометра
Рис. 1.10. Оптическая схема двойного микроскопа Линника:
h 3 — тубус; 3 — объектив; К — окуляр; а — щель направления пучка света; НН —
исследуемая плоскость; at — изображение щели а; ал — проекция ajj at н az — то же
при перемещении плоскости НН на расстояние rf; ф — угол отклонения тубусов 1 и 2
от нормали Са .
модели 202. Действие прибора основано на принципе ощупывания
неровностей исследуемой поверхности алмазной иглой и пре-
образовании колебаний иглы в изменения напряжения, пропорци-
ональные величине колебаний иглы. Профиль неровностей запи-
сывается в прямоугольной системе координат. Этим прибором
можно измерять шероховатость плоских и искривленных поверх-
ностей.
Для измерения более глубоких коррозионных поражений при-
меняют щуповые приборы. Они конструктивно просты и позво-
ляют проводить измерения не только на образцах, но и на аппа-
ратах. Все они основаны на принципе ощупывания поверхности
иглой, перемещение которой регистрируется электрическим или
оптико-механическим способом. На рис. 1.11 дано схематическое
изображение одного из таких приборов. Он состоит из двух основ-
ных деталей: микрометра и патрона. Патрон представляет собой
полый цилиндр, в который вставлен подвижный штифт, заканчи-
вающийся иглой. Положение иглы может быть зафиксировано.
К нижней опоре микрометра приварена алюминиевая пластинка
с анодированной поверхностью.
Для измерения ставят патрон на пораженную поверхность
аппарата и выдвигают штифт, так чтобы острие иглы упиралось
в дно язвы. Затем патрон с выступающей иглой помещают на
пластинку микрометра и присоединяют его и нижнюю часть микро-
метра к электрической цепи, состоящей из батареи и лампочки.
До соприкосновения иглы с микрометром цепь разомкнута, так
как патрон стоит на анодированной пластинке. Движением винта
микрометра приводят подвижный штифт в соприкосновение с иг-
лой, цепь замыкается, и загорается лампочка. Затем штифт микро-
метра приводят в соприкосновение с поверхностью патрона и по
разности отсчетов определяют глубину язвы.
Необходимо иметь в виду, что при исследовании с помощью
этого прибора коррозии металлов с малой твердостью могут быть
допущены ошибки из-за вдавливания иглы в металл.
Щуповой прибор с индикатором часового типа ИЗ] позволяет
определять поражения глубиной 0,02—10 мм с точностью 0,01 мм.
Вертикальное перемещение иглы, укрепленной на подвижном
контакте индикатора, вызывает движение стрелки по циферблату
(рис. 1.12).
Применяется также метод фиксации изменений шероховатости
поверхности с помощью слепков. Материал, пригодный для
получения слепков, должен удовлетворять ряду условий: хорошо
заполнять все неровности поверхности, не давать усадки при
затвердевании, быть прочным и твердым, хорошо отделяться от
оригинала. В качестве такого материала предложен стиракрил
(сополимер метилметакрилата и стирола). Исследуемую поверх-
ность тщательно обезжиривают и просушивают, затем наносят
слой порошка стиракрила толщиной 1—2 мм. К порошку посте-
пенно приливают из пипетки жидкий метилметакрилат до получения
однородной смеси. Через 20—25 мин слепок можно отделить легким
ударом. Слепки обследуют оптическими или щуповыми приборами.
Если число точечных поражений на испытуемом образце не
слишком велико, следует измерить
глубину каждого из них, вычислить
среднее значение и использовать его
Рис. 1.12. Индикатор часового типа:
1 — циферблат; 2 — стопорный винт для закрепления скобы; 3 — держатель; 4 — под-
ставка В виде скобы; 5 — игла; б — плитка для установки нуля; 1 — кнопка поворота
етрелки индикатора.
ПО
наряду с величиной максимальной глубины поражения для ха-
рактеристики коррозии. При очень большом числе поражений об-
следуют выборочно достаточно большое число точек и усредняют
полученные результаты. Обязательно измерение максимальной
глубины поражений.
Иногда величину точечной коррозии характеризуют так назы-
ваемым коэффициентом питтингообразования Р — отношением
средней глубины поражений к условной глубине, найденной по
изменению массы образца при допущении, что коррозия равно-
мерна.
Основная характеристика скорости зарождения питтингов,
как уже говорилось, — индукционный период т„„п, т. е. время
до появления первой точки. Описанные выше методы позволяют
определить хтя. Изучение зависимостей тинд от потенциала и
тй’нд от содержания ионов-активаторов позволяет выявить природу
процесса, приводящего к зарождению питтинга. В частности,
линейность этих зависимостей указывает на то, что локальное
утончение и разрушение пассивирующей пленки вызвано торможе-
нием диффузионного процесса роста пленки вследствие абсорбции
ионов-активаторов и вытеснения из пленки гидратной
воды [10].
Однако величины тинд недостаточно для характеристики ско-
рости точечной коррозии при множественном образовании питтин-
гов, которое в этом случае является стохастическим и
описывается уравнением для марковских процессов [14]:
X (Дт) = — 2,303 [d 1g Р (Дт)/йт],
где Р (Дт) — вероятность того, что новый питтинг появляется за время не ме»
иее Дт после образования предыдущего; X (Дт) — относительная скорость, или
интенсивность питтингообразования — основная кинетическая характеристика
процесса.
На практике, отбрасывая тиид, строят гистограммы, т. е.
зависимости относительной частоты появления питтингов N&x/N
от Дт (ЛГ — полное число опытов, N&x — число опытов, в которых
интервал зарождения питтингов лежит в пределах Дт).
На рис. 1.13 показана частотная гистограмма питтингообра-
зования для стали Crl8Ni8 после ее обработки смесью растворов
NaCl и Na2SO4.
Относительная частота появления питтингов связана с вероят-
ностью Р (Дт) уравнением
Опыт показывает, что зависимости 1g Р (Дт) от Дт близки
к линейным, что дает возможность оценить интенсивность пит-
тингообразования Л по углу наклона этой зависимости:
2,3031g Р (Дт) = —А, Дт. Для перехода к единице поверхности
Рис. 1.13. Гистограмма питтингообраэования на вращающемся стальном ди-
сковом электроде:
а — Е = 1,05 В; N = 36; б — Е = 0,95 В; N = 41; в — Е = 0.85 В; N = 50.
Электролит; NaCl (0.2 моль/л) 4- Na,SO4 (0,1 моль/л); pH = 3.
Рнс. 1.14. Типичная гистограмма распределения значений: глубины питтинга
(а) н его логарифма (б) для сплава АМЦМ при атмосферной коррозии.
f — отношение числа питтингов данной глубины к общему их числу.
Продолжительность испытаний 7 лет.
величину А, следует разделить на площадь поверхности элект-
рода.
В работе [15] на примере атмосферной точечной коррозии
алюминиевых сплавов показана целессобразность привлечения
статистических методов к оценке величины поражения. На осно-
вании большого числа выборок, каждая из которых содержала
от 120 до 760 измерений, были построены гистограммы распределе-
ний размеров питтингов и проведена статистическая обработка
результатов (рис. 1.14). Показано, что в первом приближении
глубина питтинга I распределена логарифмически нормально
(рис. 1.14, б).
Рост питтинга в глубину — самозатухающий процесс. Зная
критерии глубины питтингов р == /дред/т4а и скорости роста
питтингов v = T80/f/a, где а — радиус питтинга, можно по най-
денным при коррозионном обследовании значениям а определить
/пред — максимально возможную глубину питтингов — и т80 —
время, необходимое для углубления питтинга на 80% от /пред.
Рост питтингов при т > т80 происходит медленно, в соответствии
со скоростью коррозии основной поверхности. Критерии р
и v зависят только от электрохимических свойств металла и среды,
способ их вычисления приведен в работе [16].
1.3. ЩЕЛЕВАЯ КОРРОЗИЯ
Усиленная коррозия металла часто наблюдается во фланцевых
соединениях, зазорах под прокладками, местах контакта металла
со стеклом, пластиком, резиной и т. д. Интенсивная щелевая кор-
розия возможна в растворах, содержащих ингибиторы.
Для получения данных о величине щелевой коррозии и изуче-
ния коррозионных процессов в щелевом зазоре используют разно-
образные способы создания щелей (рис. 1.15, 1.16). Используя
линзы разной кривизны и стержни разного диаметра, можно, как
показано на рис. 1.15, получить щели различной глубины. Рас-
пространен способ создания зазоров с помощью прокладок из
фторопласта, бакелита, резины, асбеста и пр. Для создания
зазоров между однородными поверхностями используют образцы
из полосок жести, согнутых в виде уголков.
Простой и удобный способ испытания плоских образцов —
дистанционирование их друг от друга тонкой капроновой нитью
известного диаметра. Той же нитью образцы обвязывают снаружи
для фиксации их положения.
На рис. 1.16 приведена схема образца с регулируемой цилин-
дрической щелью. Конструкция образца позволяет проводить
испытания и электрохимические измерения с неподвижным и про-
точным электролитом. Зазор а между торцевыми поверхностями
цилиндра создается и фиксируется с помощью магнитострикцион-
ного устройства, ширину зазора можно варьировать от нескольких
единиц до десятков микрометров. Свежий электролит подают
в щелевой зазор по ввинченной в верхний ццлиндр фторопластовой
трубке 1.
Оригинальная методика ускоренных испытаний на щелевую
коррозию описана в [18] применительно к морской коррозии.
Образцы из нержавеющих сталей погружают в раствор, содержа-
щий 0,5 моль/л NaCl и 0,05 моль/л Na2SO4, под слой активиро-
ванного угля, занимающий 4/5 объема раствора. Испытания про-
водят при 60 °C в течение 20 сут. Сопоставление с длительными
(1—2 года) натурными морскими испытаниями подтвердило при-
менимость этой методики. Наблюдается четкая линейная зависи-
мость коррозионных потерь различных сталей в лабораторных
и натурных условиях, позволяющая установить соответствующий
коэффициент пересчета. Ускорение достигается за счет увеличения
интенсивности катодного восстановления кислорода на раз-
витой поверхности угля, контактирующего с образцами.
Для исследования щелевой коррозии часто применяют электро-
химические методы, основанные на анодной поляризации элек-
трода со щелью [17, 19]. Основная проблема при этом — правиль-
ный учет распределения электрического поля по глубине щели.
Прямые зондовые методы измерения потенциала ненадежны,
так как введение капилляра в узкую щель неизбежно искажает
поле. Целесообразно снятие суммарных вольт-амперных кривых
a
Рис. 1.15. Способы образования щелей:
а — с помощью линзы (J — стеклянная
линза; 2 — металлическая пластинка);
б — с помощью стержней (/ — стеклян-
ные стержни; 2 — стальной стержень);
в — с помощью прокладок (1 — образец;
2 — болт; 3 — стенд; 4 — прокладки).
й
Рис. 1.16. Схема образца с цилиндри-
ческой щелью [17]:
1 — фторопластовая трубка; 2 — верхний
цилиндр; 3 — отверстия для крепления
токоподводов; 4 — нижний цилиндр.
с размещением капилляра Луггина вблизи устья щели. Анализ
вольт-амперных характеристик следует проводить с использова-
нием поляризационной кривой для гладкого образца с помощью
уравнений, описывающих распределение потенциала и плотности
тока в щелевом зазоре [171.
Широко распространены совмещенные испытания на контакт-
но-щелевую коррозию. В этом случае щель создается между
образцами двух разнородных металлов, находящихся в непосред-
ственном контакте, за счет их шероховатости.
Следует помнить основное правило испытаний на контактную
коррозию: испытуемые образцы должны быть надежно соединены
Друг с другом, по возможности тем же способом, что и в изделии
(прижимной контакт, пайка, диффузионное сращивание, сварка
и т. д.).
1,4, КОРРОЗИЯ ПОД СТАТИЧЕСКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ,
КОРРОЗИОННОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ
Коррозионное растрескивание — это разрушение металла
вследствие возникновения и развития трещин при одновремен-
ном воздействии растягивающих напряжений и коррозион-
ной среды. Оно характеризуется почти полным отсутствием пла-
стической деформации макрообъемов металла. Трещины могут
быть транскристаллитными, межкристаллитными и смешан-
ными.
Коррозионному разрушению в напряженном состоянии в раз-
личной степени подвержены почти все металлы и сплавы. Это
один из опаснейших видов повреждения оборудования в хими-
ческой, нефтегазовой, теплоэнергетической и других отраслях
промышленности.
Коррозионное растрескивание сталей может происходить в рас-
творах, содержащих сероводород, аммиак, диоксид углерода,
нитраты, хлориды, кислоты и щелочи, в газообразном водороде,
приморской и промышленной атмосфере.
Сплавы алюминия с цинком, медью, марганцем, магнием под-
вержены коррозионному растрескиванию на воздухе, в растворах
хлорида натрия, морской воде.
Магниевые сплавы в напряженном состоянии корро-
дируют в растворах хлоридов, сульфатов, карбонатов, хрома-
тов.
Сплавы меди с цинком, оловом, алюминием разрушаются
в присутствии паров аммиака.
На склонность металлов к коррозионному растрескиванию
существенно влияют технология выплавки, режим закалки и
отжига, наличие примесей, величина остаточных напряжений,
технология сварки и пр.
Для оценки склонности материала к коррозионному растрески-
ванию проводят испытания образцов в данной коррозионной
среде: а) при постоянном растягивающем напряжении; б) при
постоянной величине деформации или в) при постоянной скорости
деформации. Чаще всего используют первые два способа нагру-
жения. Если в рабочих условиях возможно изменение состава
среды, для испытаний следует использовать среду с максималь-
ным содержанием коррозионно-активных веществ. Должны учи-
тываться также особенности контакта среды и материала в рабочих
условиях. Методы испытаний можно разделить на две группы.
Первая группа предполагает испытания в коррозионной
среде нагруженных гладких образцов для определения зависи-
мости времени до разрушения образца от величины напряжения о.
Критерием стойкости металла по отношению к коррозионному
растрескиванию может служить время до разрушения образца
при пороговом напряжении оп, ниже которого не происходит
растрескивания при сколь угодно длительных испытаниях. При
Рис. 1.17. Кривая коррозионного растрескивания
стали 16ГНМА электр ошлакового переплава в
кипящем растворе KNOS.
этом могут быть использованы экспонен-
циальные и степенные зависимости!
ч = а ехр (— Р<у); т = аа~п,
где а, Р» а, п — постоянные, определяющиеся
свойствами металла, среды и условиями испытаний
[20].
Типичная диаграмма о — 1g т приведе-
на на рис. 1.17.
Наиболее прост и доступен способ ис-
пытаний при постоянной деформации. Он
не требует создания специальных устано-
вок и легкоосуществим при массовых ис-
пытаниях. Результаты, полученные этим
способом, хорошо согласуются с практиче-
скими данными, поскольку при его ис-
пользовании имитируются напряжения, возникшие в конструк-
циях при изготовлении.
Испытания тонких материалов проводят на пластинчатых
и петлевых образцах (рис. 1.18, а), для полуфабрикатов толщиной
6 мм и более используют U-образные и вильчатые образцы
(рис. 1.18, б, в). Рекомендуемые размеры плоских образцов:
длина 40—120 мм, ширина 8—25 мм, толщина 1—5 мм. Иногда
в качестве образцов используют отрезки проволоки диаметром
1—3 мм.
Методы определения напряжений при испытании образцов
зависят от характера нагружения и формы образца. Для образцов
правильной геометрической формы с постоянным растягивающим
напряжением величина напряжения легко вычисляется. В слож-
ных случаях используют приспособления, снабженные динамо-
метрами. Величину нагрузки регистрируют датчиками сопротивле-
ния и записывающими устройствами.
Рис. 1.18. Виды образцов для испытаний при постоянной деформации с регу-
лируемой величиной напряжений:
в — образец и форме пластины; б — дуги; в — вилки.
Ill
в ^гтТГШ IПI ПТЕГееь» -^ггТТТГПТТГГТГгт^ ^иТ[1|||1||ПТ1к
Рис. 1.19. Виды испытаний на изгиб (I—III) с постоянной общей деформацией:
к — схемы образцов с обоймами; Б — схемы приложения нагрузки; В — эпюры мо-
ментов напряжений.
Рис. 1.20. Виды образцов для испытаний на коррозионное растрескивание при
постоянной нагрузке:
I а — цилиндрический гладкий; б — цилиндрический с нулевой длиной рабочей части;
в — цилиндрический с концентратором напряжения; г — трубчатый гладкий; д труб-
чатый с концентратором напряжения; с, М) — плоские; з — плоский с концентратором
I напряжения, нагружение растяжением; и — с концентратором напряжений, нагруже-
I ние изгибом.
Широко распространенные схемы нагружения на изгиб пло-
ских образцов, в том числе с поперечными сварными швами,
с постоянной величиной деформации приведены на рис. 1.19.
Напряжения в случае нагрузок по схеме I при допущении, что
образец изгибается по дуге окружности, рассчитывают по формуле-
о = 4EHf/(P + 4/2),
где Н — толщина образца; I — стрела прогиба; f — расстояние между опорами;
Е — модуль упругости.
В схемах // и /// деформация осуществляется с помощью
центрального винта. При одноопорном нагружении по схеме //
о = bEHf/l?.
Двухопорное нагружение по схеме /// создает более равно-
мерное распределение напряжений. ,В этом случае
о = 3EHf!(l + 2b) а.
Испытания трубчатых образцов с коррозионной средой во
внутренней полости имитируют работу трубопроводов. Растяги-
вающие напряжения создаются за счет давления внутри
образца.
Величину напряжения (в МПа) в средней части образца рас-
считывают по формуле:
о = 0,435Р (d/.S’-|- 1),
где Р — давление в образце, МПа; 5 — толщина стеики, мм; d — внутренний
диаметр образца, мм.
Испытания при постоянных растягивающих напряжениях
цилиндрических и плоских образцов (рис. 1.20) проводят в спе-
циальных устройствах винтового, пружинного (рис. 1.21) или
рычажного (рис. 1.22) типа.
Для градуирования приспособле-
ний и измерения напряжений реко-
мендуются переносные образцовые
Динамометры ДОР с пределами изме-
рений от 10 Н до 10 МН или уни-
версальные образцовые динамометры
ДОУ [21 ]. Наиболее распространены
установки рычажного типа (см.
рис. 1.22). Усилие F на захватах уста-
новки определяют по градуировочному
графику, построенному при исполь-
Рис.’1.21. Приспособление для испытания
образцов в напряженном состоянии:
1— стержень; 2 — рамка; 3 — держатель; 4 —
образец; 5 — полуконусы; 6 — пружина Бель-
виля; 7 — гайка.
* — расстояние, измеряемое микрометром.
зовании образцового динамометра. Величину напряжения нахо-
дят по формуле:
o-FM01
где До — поперечное сечение образца.
В течение опыта До уменьшается вследствие развития трещин
и общей коррозии металла, в результате чего при постоянном
напряжении F величина о возрастает.
На рис. 1.23 приведены конструкции ванн для коррозионных
испытаний. В зависимости от вида среды и условий эксперимента
они могут быть стеклянными, керамическими, металлическими,
фторопластовыми или футерованными коррозионно-стойкими ма-
териалами.
В реальных условиях эксплуатации оборудования статическая
нагрузка часто сочетается с динамической, обусловленной, напри-
мер, колебаниями температуры или давления, что заметно сни-
жает порог напряжения, при котором наступает коррозионное
растрескивание. В этих случаях для испытаний используют спе-
циальные установки, где образец
подвергается статической и
динамической нагрузке одновре-
менно (рис. 1.24).
Для создания растягиваю-
щих напряжений опору 5 на-
винчивают на силовой винт и
с помощью рычага усилие пе-
редают образцу 3~, величина
усилия измеряется динамомет-
ром. Периодическая динамиче-
ская нагрузка осуществляется
с помощью кривошипно-шатун-
6
Рис. 1.22. Типы рычажных устройств (в—в) для испытаний иа коррозионное
растрескивание:
а — t — образец; 2 — надрез; 3 — раствор Для испытаний; 4 “* гру,:
в — i — образец; 3 — ячейка е коррозионной средой; 3 — опора. < - rpys, Вк#
- 1 - подъемная плита; 3 - натяжные винты; 3. 1 - тяга; 4 - образец; « -ячейка
е коррозионной средой; 4 — аакваты е шаровым» соединеивямн; в — грузы, й — рыч
Рис. L23. Конструкции ванн (а, S) для коррозионной среды:
я — 7 — захваты; 2 — пробка; 3 — корпус; 4 — нагревательная обмотка; 5 —• яспо-
могательиый электрод; 6 — образец; 8 — крышка; 9 — электрод сравнения.
б — i — обратный холодильник; 2 — электрод сравнения; 3 — ключ; 4 — образец;
3 — термометр; 6 — нагреватель; 7 — вспомогательный электрод.
кого приспособления. Вращение кривошипа вызывает поступа-
тельное движение шатуна, который приводит в колебательное
движение рычаг 9, опирающийся на подшипник. При колебании
рычага подшипник качения перемещается по опорной плоскости 7,
а рычаг б, сдвигаясь в направлении опорной плоскости, создает
в образце циклические напряжения растяжения.
На этой же установке может быть осуществлен консольный
изгиб образца. Одий конец образца 19 жестко крепится в за-
жиме 20, а другой шарнирно соединяется с шатуном. Начальный
постоянный изгиб образца задается изменением длины шатуна
с помощью тендера, а амплитуда динамической составляющей
зависит от величины эксцентриситета кривошипа 15г регулиру-
емой при помощи ползуна 4. Коррозионная среда к образцам
подводится с помощью специальных камер 2 и 18.
Установка для испытаний на длительную коррозионную проч-
ность образцов малого сечения показана на рис. 1.25 122]. Обра-
зец 3, изготовленный из ленты толщиной 0,5—1,0 мм, помещен
в автоклав 1. Верхними заплечиками образец опирается на разъем-
ный стакан 2, на нижние заплечики с помощью захвата 4 под-
вешена тяга 6 с грузом 8, который находится в контейнере 7.
Имеется устройство 10 для опускания груза. Автоклав и контейнер
соединены переходным приспособлением S. Электрическая сиг-
нальная система с выводами 9 срабатывает при разрыве образца.
Рис. 1.24. Схема установки для одновременного создания и образце статиче-
ской и динамической нагрузки:
I — динамометр; 2, 18 — специальная камера; 3. 19 — образец; 4 — силовой впит;
5 — опора; 6, 9 — рычаг; 7 — опорная плоскость; 8 ~ подшипник; 10, 17 — шатун;
11, 16 — тендер; /2 — опора: 13, 15 — кривошип; /4 — ползун; 20 — зажим.
Рис. 1.25. Схема установки для испытаний ленточных образцов на коррозию
под напряжением:
I — автоклав; 2 — разъемный стакан; 3 — образец; 4 — захват; 5 — переходное при-
способление; 6 — тяга; 7 — контейнер; В — груз; 9 — выводы сигнальной системы;
10 — устройство для опускания груза.
Температура рабочем среды в автоклаве достигает 350 °C, давление
20 МПа.
Общий недостаток описанных установок для испытаний при
постоянной нагрузке — возможность одновременного исследо-
вания небольшого числа образцов. Для проведения массовых
испытаний существуют специальные установки: для испытания
при растяжении в жидкой среде — «Сигнал-1», в атмосфере —
«Атмосфера-1» и аналогичные для испытания на изгиб — «Сиг-
нал-2» и «Атмосфера-2». Установки имеют габариты 1700 х
х 1700 х 1200 мм и позволяют одновременно испытывать 200 об-
разцов, расположенных горизонтальными цепочками. Требуемая
периодичность подачи коррозионной средь обеспечивается пнев-
матическим устройством.
В основе второй группы методов лежат испытания
образцов с предварительно созданными трещинами с использо-
ванием принципов механики линейного разрушения.
Наиболее распространенным критерием стойкости к корро-
зионному растрескиванию является минимальная начальная
величина К — коэффициента интенсивности напряжения в вер-
шине трещины, приводящая в данных условиях к началу стабиль-
ного роста трещины с последующим разрушением, который для
случая плоского деформированного состояния при испытаниях
на воздух® обоз” er.
(индекс «see» —- strcs.
деляется построен^-.
НИЯ K’s —• скоростг
трещины (рис» 1
При проведай
щиной следует
должны быть
ческой зоны вер
точно фнд'.чр-?'
ЩИНЫ К IV
должно ОУП.',
коэффицяе"
ной т-г’ .
Б
ния 2-f.pl гя-.
жения ’
В П< ' рй:'.
определен- -Л так и&к.
(рис. 1.2?) б—27].
Образе;?: 1 а боковой тр
тонне снижа^ъ-Иа еж уровнем
рычажной системы "гргз тензомгтг.^-еский динамометр и пру-
жину. НатяхЫше пружины осуществляется электродвигателем
с помощь-г; редуктора и аин^озой передачи. Датчик раскрытая
трещины £’ выполнен в виде двух упругих балочек, закрепленных
в пазах образца, на которые нахлеенул тензорезисторы, соединен-
ные в мостовую схему. Мост соединен с потенциометром 10 типа
КСП-4. Шкала потенциометра градуируется в единицах дефор»
s коррозионной среде —- Jfieee
s~” cracking). Этот критерий опре»
интенсивность напряже-
те: йо/tfif, где а — глубина
наведанной усталостной тре-
гакие условия? размеры образцов
больше, «гем протяженность пласта-
~ ззо время испытания необходимо
- ?" ’ риткческую длину тре-
анной формы образца
связь между
узкой и дли-
определе-
яНГСи. 3~иСТИ Напря-
тан ус/. • А а.. способ
.'.•гй «способ остэ^езки трещины»
жп мтывают при’изгибе с моно-
Kv ’'уагружагот его с i мощью
Рнс. 1.26. Зависимость скорости роста трещины от интенсивности напряже-
ния (23].
Рис. 1.27. Схема установки для ускоренного определения параметра Kiseo?
1~ обрТеЛ^-"рЯТ 3 - динамок; 4 - пружнн»; 5 - аннтоаая
передача; 7- элиЛродаигатель; 7 - редуктор; 8 - дя«и>к раскрытия трещины; 9 -
источив» иоетояянот© тока; 16 иотеицкометр.
Типы образцов для определения докритического роста трещины
Характеристика образце Схема нагружения
1 2
Плоский с центральной трещиной для испытания растяжением р
ч >р 2а
_е .

Плоский с боковой односторонней трещиной для испытания растяжением .р
S
аг
лв р
Прямоугольный с односторонней трещиной для испытания консольным изгибом
Г Уч Н

Плоский с односторонней трещиной для испыта- ний на трехточечный изгиб .1 Р
в а --г
% S н 1 и
’ Таблиц®, IJb в условиях статической нагрузки
Рекомендуемое соотношение размеров Формула для определения Ki (нагрузка Р в Нс К* — в Н-мы”3^} Рекомендуемое назначение прн испытании на кор- розионное растре- скнванне
' 3 4 5
2а = В/6; rf= В/4-Т-В/Ю; Яшш = « — толщина об- разца) „ - ур • Ki~ dB"2 ’ у = 1,77 (а/В),/2 + 0,45 (а/В)3/2 — — 2,04 (a/Bf2 + 21,6 (а!В)112 Измерение скоро» ст и роста трещины
5>ЗВ yPai!2 Ki~ Bd y = j,93 — 0,4 (alВ) + 18,7 (а/В}* — — 38,48 (alB)* + 53,85 (а/В)« Измерение скоро- сти роста трещины и определение вре- мени до разруше- ния
Для высокопроч- ной стали В = <= Н ~ 10 мм 4,12 М /а8 — а* Ki" вя3'2 а ~ 1 — с/Н Определение вре- мени до разруше- ния
В= 2d H=9d а= (0,9-M,i)d *• = 0,8d d — толщина об- разца к . yps Л4- dB3/2 у = 2,9 (с/В),/2 — 4,6 (а/В)3/2 + + 21,8 (а/В)5/2 — 37,6 (а!В)™ + + 38,7 (а/В)9/2 Измерение скоро- сти роста трещины
мации (раскрытия берегов трещины). В процессе испытания
выбирается и поддерживается постоянным значение величины
раскрытия берегов трещины А, необходимое для начального
субкритического роста трещины. По мере ее роста в условиях
постоянства А достигается монотонное снижение величины рас
крытия вершины трещины вплоть до полной остановки трещины
при напряжении близком к К11!СС.
Величина напряжения задается с помощью исполнительного
механизма 7 и плавно уменьшается по мере снижения скорости
Продолжение табл. 1.3
3 4 б
1111 ьэю Ф.СЛ ее К - «Р Л1 ЛВ’/2 у = 39,7 (alB)l/i — 294,2 (а/В)3/3 + + 1118 (alB)w — 1842 (а/В)7/2 + + 1159 (а/.В)9/2 То же
_ 2Р [3 (а + а^+Л2]1/8* Л3/2/й^(1 — v2),/2 Измерение скоро- сти роста трещин и определение вре- меня до разруше- ния
Я> W к уР Л1“ £)3/2 У = —1,27 + 1,72 (Did) Определение вре- мени до разруше- ния
раскрытия вершины трещины. Из схемы, приведенной на рнс. 1.27, б, видно, что постоянство Д по мере субкритического роста трещины ведет к уменьшению величины раскрытия вершины трещины 6. Эта зависимость выражается уравнением л А 1 + п [(/ ± г)1Ь - i] ’ где п — коэффициент, характеризующий расстояние от вершины трещины до Центра поворота ее берегов.
Рис. 1.28. Схема прибора для регистрации развития трещин:
I — источник питания: 4, 5< ? — контакты; S — образец; В —> усилитель; В —
электродвигатель;
Лаи Л» — резисторы; — реохорд.
В процессе эксперимента следует обратить внимание на воз-
можное вет леНие трещины и наклеп материала в ее вершине,
которые могут сказаться на задержке роста трещины при умень-
шении 7<i.
Кинетику развития трещин чаще всего определяют резисто-
метрическим методом. Для измерения могут быть использованы
различного типа микроомметры, главным образом мостовые.
В качестве примера приведем описание прибора для резисто-
метрической регистрации развития трещин 128].
К образцу 3 (рис. 1.28) с помощью контактов 2 и 7 подводят
переменный ток частотой 50 Гц. Линии тока перпендикулярны
плоскости трещины. В точках 5 и 6 по берегам трещины измеряют
разность потенциалов Vi. Принимается, что удельное сопротивле-
ние р постоянно и реактивная составляющая полного сопротивле-
ния незначительна. В качестве эталонного сопротивления исполь-
зуют неповрежденный участок образца между контактами 4 и 5.
Средний электрод 5 соединяют с корпусом усилителя 8. Падение
напряжения между точками 5 и 4 — У2. Подвижный контакт рео-
хорда реверсивным двигателем 9 перемещается в сторону точки
с нулевым напряжением. Перемещение х движка реохорда линейно
связано с изменением сопротивления частей реохорда.
Условие равновесия моста:
где I — длина намотки реохорда.
Обозначив начальную длину трещины а0 и начальное сопро-
тивление участка с трещиной и учитывая, что х0 — 0, имеем
Ri, о_____Rs
Rs Ra + Rt
Зная величину в момент времени т найдем вели-
чину п
f __ Rj. t__Rs ~b Ri Rs 4~ Rj^H
Ri.o Rs * RS + R&(1-*M ’
откуда
%_____________f-~l____________
I fit. [1/Ль 4-»7(/?з 4-Z?c)]
Более подробные сведения о технике измерения и расчета при-
ведены в [28].
О кинетике развития трещины можно судить по изменению
падения напряжения между двумя фиксированными точками
вблизи трещины или по смещению эквипотенциальных линий,
положение которых меняется по мере продвижения трещины в об-
разце [29]. Распределение потенциала в образце не зависит от
материала и температуры, что обусловливает преимущество этого
метода перед резистометрическим.
3.5. КОРРОЗИОННО-УСТАЛОСТНАЯ ПРОЧНОСТЬ
Усталостью материала называется его разрушение под вли-
янием периодической динамической нагрузки при напряжениях
значительно меньших, чем предел прочности. Действие корро-
зионной среды существенно снижает усталостную прочность
металлов. Например, усталостная прочность хромистой стали
типа Х13 в вакууме значительно выше, чем на воздухе, в пресной
воде предел усталости снижается в 1,5—3 раза, а при переходе от
пресной к морской воде еще в два раза по сравнению с пределом
усталости на воздухе.
Как и в случае коррозии при статическом напряжении, для
определения коррозионно-усталостной прочности наряду с тра-
диционными применяют методы линейной механики разрушения.
В качестве критерия
стойкости материала к кор-
розионно-усталостному разру-
шению принимают напряже-
ния (условный предел уста-
лости), при воздействии
которых происходит разруше-
ние после некоторого числа
циклов, называемого базой
испытаний. При использова-
Рис. L29. Зависимость скорости
коррозионно-усталостного растрес-
кивания сплава AlZnMg3 от ампли-
туды Д7( коэффициента интенсив-
ности напряжения:
1 — сухой аргон: 2 — дистиллирован-
Над вода; 3 — NaCi (5 моль/л); 4 —
КВг (3,8 моль/л); 5 — Nal (5 моль/л»
3—5 испытаний при потенциале кор-
Роэни)с
ДК,МН/м3/2
нии методов линейной механики разрушения изучают зависи-
мость
lg (da/d/V) — ДК,
где а — глубина трещины; N — число циклов нагружения; ДК - изменение
амплитуды коэффициента интенсивности напряжения.
На рис. 1.29 приведен пример такой зависимости. Под дей-
ствием дистиллированной воды усталостное разрушение насту-
пает раньше, чем в среде сухого аргона. Величина A/(1CF опре-
деляет нижнюю границу амплитуды напряжения, при которой
скорость распространения трещин для данного материала при-
ближается к нулю. Растворы галогенидов ускоряют разрушение
сплава.
Для определения пределов коррозионной выносливости при-
меняют гладкие образцы круглого или прямоугольного профиля
по ГОСТ 25.502—79 с параметром шероховатости поверхности ра-
бочей части образца Ra 0,32—0,16 мкм по ГОСТ 2789—73. При
проведении испытаний следует учитывать ряд факторов, влия-
ющих на коррозионно-усталостную прочность. Так, предел уста-
лости в коррозионной среде снижается с увеличением общего
числа циклов (базы испытаний), в то время как на воздухе эта
величина от числа циклов ие зависит. Коррозионно-усталостная
прочность зависит также от частоты циклов нагружения: удлине-
ние трещины, отнесенное к одному циклу, растет с уменьшением
частоты. На результаты испытаний оказывает влияние не только
состав коррозионной среды, но и условия ее воздействия на обра-
зец (перемешивание, периодичность смачивания, контакт корро-
зионной среды с воздухом и т. д.).
В отличие от механической, для коррозионной усталости
отсутствует горизонтальный участок на кривой напряжение и —
число циклов N, поэтому определяется только условный предел
коррозионной выносливости на определенной базе аь.
Долговечность материала растет с повышением его чистоты,
уменьшением шероховатости поверхности, увеличением диаметра
образца [24, 34, 35]. Для металлов и сплавов, имеющих гори-
зонтальный участок на кривой усталости, достаточна база испы-
таний 10’ циклов; если значения ординат кривых усталости
непрерывно уменьшаются с ростом числа циклов, то база испыта-
ний увеличивается до 10s циклов. Усталостные испытания дают
значительный разброс результатов, поэтому при проведении
испытаний и обработке результатов целесообразно применять
статистические методы.
Для построения кривой усталости и определения предела
выносливости испытывают не менее 10—15 образцов. Для пер-
вого образца напряжение выбирают до ®/3Оь, обычно (0,45 —
0.5) оь, для высокопрочных сталей (0,3—0,4) оь. Напряжение
на второй образец определяют в зависимости от числа циклов
до поломки первого о разца Л^. При Л1С2-105 циклов о2 =
= oi — 20 МПа, при А\ > 2-105 циклов о2 = о\ ± 20 МПа.
Напряжение на третий образец выбирают в зависимости
от числа циклов до поломки первых образцов: при (или М2) =
= 1 • 1054-2,5-105 циклов а3 = 0,8oj (или и2); при (или М2) =
== 3,5-1054-10в циклов о3 = 0,88oi (или о2). Напряжение
на четвертый образец: 1) если третий образец не сломался
при Ма — Ю7 циклов, о4 = Рз~^Р* при ох > о2 или о4 = Рз
при о2> oi; 2) если третий образец сломался при N3 < 107 цик-
лов, то о4 = о3 — (204-30 МПа). Напряжение о4 близко к пределу
выносливости для базы 107 циклов.
Значение предела выносливости уточняют при испытании
пятого образца о6 = (о4 ± а3)/2, причем необходимо, чтобы
после 107 циклов при одном из напряжений (а3 или о4) образец
сломался, а при другом не сломался. При напряжениях 0,954-
4-1,05 от предела выносливости испытывается еще не менее трех
образцов, половина их не должна разрушаться до базового числа
циклов. Таким образом, числа циклов до разрушения могут раз-
личаться в 10 раз, а значения предела выносливости отклоняться
на ±25% от его средней величины.
Для статистической обработки результатов испытывают при
четырех уровнях напряжений не менее чем по 10 образцов. При
этом п экспериментально определенных величин долговечности
на каждом уровне напряжения располагают в вариационный ряд
в порядке возрастания числа циклов до разрушения и снабжают
порядковым номером т. Вероятность разрушения при соответ-
ствующей долговечности равна [24]:
Ра == [ш/(п ± !)] • 100 %.
Подробное описание методов статистической обработки уста-
лостных испытаний можно найти в [30, 31 ].
Коррозионно-усталостные испытания проводят как на обычных
машинах для усталостных испытаний, так и на специальных
установках. Наиболее простые приспособления сводятся к созданию
вокруг образца полости, заполняемой коррозионной средой
(рис. 1.30, 1.31).
Резиновая камера 5 (рис. 1.30) плотно посажена на текстоли-
товые кольца 7, в которые впрессованы резиновые сальники 6
со сжимающими пружинами. Камера установлена на кронштей-
нах, которые крепятся к специальным крышкам барабана 9.
На головки образца плотно надеты резиновые прокладки 8, вра-
щающиеся вместе с образцом. Они предотвращают проникновение
раствора в подшипники и цанги. Раствор подают и отводят через
трубки 1 и 4. Образцы для этого приспособления имеют укоро-
ченную рабочую часть.
Большое распространение получила установка Я8-М с не-
подвижным образцом, нагружаемым по схеме консольного кру-
1
Рис. 1.30. Приспособление к машине МУ для коррозионно-усталостных испы-
таний в жидкой среде:
/, 4 - отводящая я подводящая трубки; 2 — образец; 3 — подшипник; 5 — резиновая
камера; 6 — сальник; 7 — текстолитовое кольцо; 8 — резиновая прокладка; S — крь/щкз
барабана-
трос прикреплен
гового изгиба с частотой около 50 Гц. На рис. 1.31 показан
вариант приспособления для испытаний на коррозионную уста-
лость в газовой среде при высоких температурах.
Образец 1 (рис. 1.31) закрепляют в неподвижном захвате 2
На свободный конец образца насажен шариковый подшипник 5,
на наружной обойме которого закреплен трос 5. Вторым концом
к траверсе тягн 6. Трос проходит по роликам 4
девиатора <8. Тяга, пропущенная через цен-
тральное отверстие вала мотора 9, заканчивает-
ся стержнем 10 с грузом 11. Образец нагре
вают электропечью сопротивления 7. Груз
вызывает натяжение троса на головке девиате
ра и создает прогиб образца; электродвига-
тель, вращая головку с тросом, обеспечивает
циклический характер нагрузки. Нагрузку (вН)
рассчитывают по формуле:
Р = (nd3a/321) — Q.
где d — диаметр шейки образца, мм; I — длина плеча,
мм; а — напряжение, H-mm“s; Q — вес груза, Н.
Рис. 1.31. Приспособление к машине Я 8-М для корро-
зионно-усталостных испытаний при высокой температуре.
Рис. 1.32. Схема установки для испытаний на малоцикловое кручение при
низких температурах (33]:
1 — захват; 2 — образец; 3 — криостат; 4 — вал; 5 — сосуд Дьюара; 6 •— термопара*
7 — двигатель; В — кривошипно-шатунная пара; 9 — счетчик; 10 — жесткая пластина;
// — тензодатчики; 12 — уплотняющий узел.
Рис. 1.33. Схема машины ЦК-2 для испытаний на коррозионную усталость:
/ — образец; 2 — сосуде коррозионной средой; 3 — штанга; 4 — коромысло; 5 — груз;
6 — электродвигатель.
Рис. 1.34. Схема установки для испытаний образцов при круговом изгибе с од-
новременным проведением электрохимических измерений:
/ — счетчик циклов; 2 — электрод сравнения; 3 — электролитический ключ; 4 — об-
разец; 5 —- контактный термометр; 6 — выключатель; 7 — змеевик; 8 рабочая ка-
мера; 9 — платиновый электрод; 10 — сальник; 11 — приемник; 12 — направляющий
блок; 13 —- клииоремениая передача; 14 —- электродвигатель; 15 станина; 16 —
графитовый контакт; 17 — гибкий вал; 18 — система нагружения образца; 19 — само-
пишущий потенциометр; 20 — потенциостат»
При испытаниях образцов в жидкой среде применяют ячейка
типа показанной на рис. 1.30 [32].
При низкотемпературных испытаниях можно использовать
установку, схематически изображенную на рис. 1.32 [33]. Обра-
зец 2 нижним концом закреплен в захвате /. Крутящий момент
от двигателя 7 передается образцу с помощью вала 4 через криво-
шипно-шатунную пару 8 и жесткую пластину 10. Образец вместе
с валом 4 совершает знакопеременное кручение. Число циклов
регистрируется счетчиком 9. Образец помещают в герметичный
криостат 3, снабженный уплотняющим узлом 12 и термопарой 6.
Для предварительного охлаждения системы используют сосуд
Дьюара 5. Величина крутящего момента измеряется с помощью
тензодатчиков 11.
Широкое распространение имеет машина для коррозионно-
усталостных испытаний ЦК-2 130]. Образец 1 (рис. 1.33), по-
мещенный в сосуд с коррозионной средой 2, зажимают нижним
концом в захвате машины. На верхний конец образца надевают
штангу 3, приводимую во вращение электродвигателем 6 с по-
мощью коромысла 4. На штангу насаживают П-образные грузы 5
различной массы, с помощью которых создается изгиб.
Установка, изображенная на рис. 1.34, позволяет во время
коррозионно-усталостных испытаний фиксировать электро-
химические параметры поверхности образца.
Установка состоит из фторопластовой рабочей камеры 8.
в днище которой впрессован сальник 10. Под сальником располо-
жен приемник для просочившейся через сальник жидкости. В ка-
мере закреплен вспомогательный платиновый электрод 9, кон-
тактный термометр 5 и змеевик 7, соединенный с термостатом.
Образец 4 расположен вертикально и приводится зо вращение
электродвигателем 14 с помощью клиноременной передачи 13
и направляющего блока 12. При разрушении образца замыкается
выключатель 6, который через реле отключает электродвигатель,
термостат и потенциостат. Изгибающий момент задается системой
нагружения 18.
Электроизмерительная схема включает потенциостат, са?г
пишущий потенциометр, электрод сравнения, электролитически^
ключ. Включение образца в электроизмерительную цепь осуще-
ствляется с помощью скользящего графитового контакта
Частота циклов нагружения 500—6000 мин-1. На установке можно
испытывать образцы диаметром 5; 7,5 и 10 мм. Виды образцов
показаны на рис. 1.35.
Многие детали аппаратов и конструкций (валы, резьбовые
соединения) работают в условиях асимметричного нагружения,
например подвергаются одновременному воздействию постоянного
растягивающего напряжения и переменных изгибающих нагрузок.
Предлагается сравнительно простая установка для про-
ведения коррозионно-усталостных испытаний образцов при
чистом изгибе с вращением и де"'.твии постоянного раегягива*
1
Рис. 1.35. Эскиз образца для коррозионно-усталостных испытаний.
ющего усилия 136]. Испытуемый образец 8, помещенный в со-
суд 6 с исследуемой жидкостью, жестко крепят в шпинделях
барабанов 5 и 9 (рис. 1.36). От привода II через эластичную
муфту 1'0 ведущему барабану 9 задается вращение частотой 25 Гц.
Растягивающее напряжение создается с помощью рычажной
системы 2, 3, соединенной с ведомым барабаном 5 двумя серь-
гами 4, и груза 1, изгибающий момент — системой 7. Стойкость
материалов против малоциклового нагружения может резко
отличаться от сопротивления многоцикловой усталости или стати-
ческому напряжению. Если работа детали сопровождается ред-
кими перегрузками, то оценка ее пригодности должна включать
два вида испытаний: на обычную многоцикловую высокочастот-
ную усталость и на сопротивление малоцикловой усталости при
низкочастотных испытаниях. В режиме совмещения многоцикло-
вых и малоцикловых напряжений работают многие аппараты под
давлением.
Приведем описание машины ИП-2 для испытаний металлов
на малоцикловую усталость в жидких средах (рис. 1.37). Крутя-
щий момент от электродвигателя через редуктор передается на
кривошипно-шатунный механизм. Величина прогиба образца
регулируется винтом 1, изменяющим длину кривошипа. Задан-
ная асимметрия цикла нагружения достигается регулировкой
длины тяги 2 с помощью гайки 3. Напряжения, возникающие
в процессе деформации образца, измеряются с помощью датчиков
сопротивления, наклеенных на чувствительный кольцевой динамо-
метр 4. Образец 6 закрепляют на опорах 5 и 7, причем один его
конец свободно перемещается вместе с опорой 7, что позволяет
нагружать образец по схеме чистого изгиба, и помещают в ячейку
Рис. 1.36. Принципиальная схема установки для коррозионно-усталостных
испытаний при асимметричном нагружении:
/ — груз; 2, 3 — рычажная система; 4 — серьги; 5, 9 — барабан; 6 сосуд с нсследуе*
мой жидкостью; 7 — система для нагружения; В — образец; J0 — муфта; 11 — привод
•лектродвигатеяя^
Рис. J.37. Схема машины ИП-2 для испытаний на малоцнкловую усталость:
/ — винт, регулирующий величину прогиба образца; 2 — тяга; 3 — гайка; 4 — дннв-
ыометр; 5, 7 — опоры; 6 — образец.
с исследуемой жидкостью. Испытывают образцы с поперечным
сечением до. 5 X 10 и длиной 50—130 мм. Частота циклов нагру-
жения 0,1—1000 мин"1 обеспечивается подбором соответствующих
диаметров шкивов электродвигателя и редуктора.
На основе этой машины создана установка ИП-2Д для испы-
таний образцов толщиной до 3 мм при гидростатическом давлении
коррозионной среды до 20 МПа [37]. В сосуде 9 с крышкой 1
(рис. 1.38) находится под давлением жидкость А —масло «Ин-
дустриальное-20». В резервуар помещена резиновая камера с испы-
туемым образцом 3. Камеру заполняют исследуемой жидкостью Б.
Образец крепят в захватах, один из которых подвижный. Усилие
от рычагов 8 передается на захват посредством соосных валов 5
и 6, установленных в стакане 7. Валы герметизируют резиновыми
кольцами, поджимаемыми втулками в верхней части. В нижней
части цилиндрическое резиновое кольцо поджимается втулкой
и двумя круглыми кольцами, находящимися в выточках между
валами.
Большое практическое значение имеют испытания натурных
деталей, так как они дают наиболее точные характеристики
выносливости отдельных узлов, выявляют слабые места кон-
струкций, позволяют установить реальный ресурс деталей. Раз-
работаны установки для испытаний труб большого диаметра
пульсирующим давлением [38], стенд для испытаний на корро-
зионную малоцикловую усталость насосных штанг с резьбовым
концом [39], устройство для усталостных испытаний резьбовых
соединений [40].
Коррозионно-усталостные испытания в среде ожиженных
газов, например водорода, можно проводить на установке, создан-
ной для исследования усталостной прочности металлов при крио-
генных температурах (рис. 1.39) [41].
Криостат представляет собой сосуд Дьюара, который кроме
вакуумной изоляции между наружной оболочкой 1 и резервуаром
для ожиженного газа 2 имеет азотный экран 7 в виде заполняемого
жидким азотом двухстенного цилиндрического стакана, подвешен-
ного на четырех тонких трубках 9 из нержавеющей стали. Обра-
зец 3 жестко зажимают в трубе 5, которая устанавливается в крио-
Рис. 1.38. Резервуар высокого давления установки
ИП-2Д:
/ — крышка; 2 — резиновая камера; 3 — образец;
4 — захваты; 5. 6 — вал электродвигателя; 7 — стакан;
8 — рычажная система; 9 — сосуд.
Рис. 1.39. Установка для испытаний на усталость
при низких температурах:
/ — наружная оболочка; 2 — резервуар для ожижен-
ного газа; 3 — образец; 4 — система возбуждения колеба-
ний; 5„ б — труба; 7 — азотиый экран; 8 — азотная проб-
ка; 9 — трубки из нержавеющей стали; 10 — ось;
// — зажимное устройство; 12 — вакуумная лампа;
13 — промежуточный экран; 14 — окна для наблюде-
ния; 15 — станина; 16 — вакуумная задвижка.
стат по направляющей трубе 6 и фиксируется осью 10, располо-
женной на фланце сильфона-компенсатора. Азотная пробка 8,
промежуточный экран 13 и вакуумная изоляция над и под азотной
пробкой обеспечивают экранирование поверхности жидкого водо-
рода. Экранирование образца от теплового потока сверху осуще-
ствляется отражателем, укрепленным на высоковакуумной лампе
12. Зажимное устройство 11 фиксирует положение камеры с образ-
цом относительно электромагнитной системы возбуждения коле-
баний 4, укрепленной на станине 15. Наблюдают за образцом
в процессе испытания через окна 14. Вакуумная задвижка 16
обеспечивает возможность повторного вакуумирования крио-
стата.
1.6. МЕЖКРИСТАЛЛИТНАЯ И НОЖЕВАЯ КОРРОЗИЯ
Межкристаллитная коррозия (МКК) и ее разновидность —
ножевая коррозия — локальные виды разрушения металла пре-
имущественно по границам зерен, приводящего к ослаблению
связи между ними, возникновению трещин и в результате —
Хрупкому разрушению металла. Локальное разрушение вызы-
вается двумя причинами:
выпадением по границам зерен карбидных, интерметаллидных
или иных фаз с пониженной коррозионной стойкостью;
обеднение сплава вблизи поверхностей зерен коррозионно-стой-
ким компонентом, например хромом, в процессе фазообразования.
Эти явления могут происходить порознь или вместе. Меж-
кристаллитной коррозии подвержены многие сплавы, в том числе
высоколегированные хромоникелевые аустенитные, высокохромис-
тые ферритные стали, алюминиевые, титановые и медные сплавы.
Для химической промышленности наибольшее значение имеет
МКК коррозионно-стойких сталей. Гораздо реже приходится стал-
киваться с межкристаллитным разрушением других матери-
алов — алюминиевых сплавов и углеродистой стали. Титановое
оборудование изготавливается практически полностью из техни-
чески чистого титана, для которого МКК не характерна. Поэтому
ниже будут рассмотрены методы испытаний на МКК главным
образом коррозионно-стойких сталей.
Склонность сплавов к МКК зависит от их химического и фа-
зового состава, условий термической обработки, режимов сварки,
характера коррозионной среды.
Если стоит задача выявления МКК при коррозионном обсле-
довании действующего оборудования, то для выявления межкри-
сталлитных поражений применяют ультразвуковые, рентгенов-
ские, радиоизотопные и другие приборы неразрушающего
контроля. При необходимости проводят вырезку и металло-
графический контроль образцов. На практике, однако, чаще всего
возникают задачи иного рода, требующие достаточно быстрой
оценки качества отдельных партий металла перед их использова-
нием для изготовления аппаратуры. Обычно это бывает связано
с выявлением возможных отклонений от установленной техноло-
гии изготовления и сварки сплавов. Сюда же примыкают задачи
обнаружения неблагоприятных структурных изменений металла
образцов или аппаратов в нормальных эксплуатационных усло-
виях или при их нарушениях (перегревы и т. п.). Во всех этих
случаях металл может приобрести повышенную склонность
к МКК- Для выявления склонности к МКК применяют две группы
методов: химические и электрохимические. Химические методы
широко распространены в мировой практике, изучены в течение
многих десятков лет и стандартизованы. Электрохимические ме-
тоды, позволяющие резко ускорить испытания, основаны на
снятии электрохимических характеристик при анодной поляри-
зации металла. Они к настоящему времени прошли опытную про-
верку и, безусловно, являются перспективными.
Химические методы испытаний на устойчивость
к межкристаллитной коррозии
Межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей
чаще всего проявляется в средах, обладающих окислительными
свойствами. Легирующим компонентом, ответственным за корро-
Рис. 1Л0. Влияние содержания хрома С'сг ®
стали с 10 % никеля на скорость коррозии
в кипящей 65 %-ной HNOS.
знойную стойкость сталей в этих
условиях, является хром. Зависи-
мость скорости коррозии стали от
содержания хрома нелинейна
(рис. 1.40). Для обеспечения высо-
кой коррозионной стойкости стали достаточно ввести в нее 17—
20% Сг. Дальнейшее увеличение содержания Сг нецелесообразно
как по экономическим соображениям, так и вследствие неблаго-
приятного влияния избыточного хрома на скорость выпадения
карбидов.
Хромоникелевые аустенитные стали в состоянии поставки
пересыщены углеродом. При низких температурах подвижность
атомов углерода в сталях пренебрежимо мала. Подъем темпера-
туры до 450—750 °C резко увеличивает диффузию, вследствие чего
происходит выход атомов углерода из объема зерна, образование
на границах зерен их высоконасыщенных сегрегаций и выпадение
карбидов хрома. Выпадение карбидов сопровождается значи-
тельным обеднением хромом поверхностных слоев зерен на глу-
бину 1—1,5 мкм. Содержание хрома в них падает ниже 12%,
что приводит к резкому росту травимости границ зерен, т. е.
к МКК-
Для связывания углерода в прочные карбиды в сталь вводят
элементы-стабилизаторы Ti и Nb, что предотвращает образование
карбидов хрома и уменьшает склонность к МКК- Однако для
стабилизированных сталей характерно появление ножевой кор-
розии — быстрого разрушения в узкой зоне вдоль сварных швов.
Это явление вызывается быстрой кристаллизацией за время
сварочного цикла дендритных карбидов Ti или Nb по границам
зерен в той части околошовной зоны, где температура превышала
1150 °C. TiC быстро растворяется во многих агрессивных средах
окислительного типа, в частности азотной кислоте, при этом
вдоль шва образуется узкая глубокая канавка [46].
В табл. 1.4 приведены стандартные химические методы испы-
таний на МКК ферритных, аустенитно-мартенситных, аустенитно-
ферритных и аустенитных коррозионно-стойких сталей и сплавов
на железоникелевой основе.
Методы AM и АМУ распространяются на широкий ассортимент
сталей всех перечисленных классов, в том числе такие распро-
страненные марки, как 12Х18Н10Т, экономнолегированные стали
08Х22Н6Т, 07Х16Н6, хромистые 08Х17Т, 15Х25Т и др. Окисли-
тельно-восстановительный потенциал испытательных растворов
близок к 0,35 В по н. в. э. В этих условиях поверхность зерен
металла находится в состоянии устойчивой пассивности (см.
ниже, рис. 1.42). Растворяются преимущественно обедненные
Таблица i -i
Методы испытаний сталей н сплавов на склонность к межкристаллитной коррозии (ГОСТ 6032—84)
Метод Массовый состав раствора, % Время испытаний, ч Условия Стали и сплавы, подлежащие испытаниям
АМ CuSO4 12; H2SO4 13,6 ; Си (стружка) 24 Для сталей, отмеченных звездочкой, —15 ч Кипячение с обрат- ным холодильником 20Х13Н4Г9*, 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х18Г8Н2Т*. 03X16H15M3, ОЗХ16Н15МЗБ, 03X17H14M3, 08Х17Н13М2Т, 09Х16Н15МЗБ, 10Х17Н13М2Т, 10X17H13M3T, 08Х17Н15МЗТ, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, 04Х18Н10, 08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н10Е, 06Х18Н11, 03Х18Н11, 03Х18Н12, 08Х18Н12Т, 12Х18Н12Т. 08Х18Н12Б, 08Х17Т, 15Х25Т, 09Х15Н8Ю», 07Х16Н6*. 09Х17Н7Ю*, 09Х17Н7Ю1*, 08Х17Н5МЗ, 12Х17Г9АН4», 07Х21Г7АН5*. 10Х14Г14НЗ*, 10Х14Г14Н4Т*, 10Х14АГ15*
АМУ CuSO4 3,3; H2SO4 30,4; Си (стружка) 8 То же Те же, что и по методу АМ, за исключением отме- ченных звездочкой
В CuSO49,1; H2SO4 8,3; Zn — порошок (5 г иа 1 л р-ра) 144 Кипячение со стек- лянными бусами (или обрезками стек- лянных трубок) с обратным холодиль- ником 03Х21Н21М4ГБ, 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ
ВУ Fe2 (SO4)3 2,8; H2SO4 48,6 (5 мл р-ра на 1 см2 образцов) 48 То же Те же, что и по методу В
ДУ HNOS 65 (9 мл р-ра на 1 см2 образцов) 5 циклов по 48 ч > 03X16H15M3, 03X17H14M3, 03Х18Н11, 03Х18Н12
Б H2SO4 60; уротропин 0,5 (или другой ин- гибитор для серной кислоты) до 5 мин 20 °C, анодная плот- ность тока 0,65 А/см2 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, 04Х18Н10, 08Х18Н10, 12Х18Н10Т, 03Х18Н11, 06Х18Н11, 08Х18Н12Т, 12Х18Н12Т
хромом границы зерен и межкристаллитное вещество, Катодным
процессом, сопутствующим растворению, является восстановле-
ние ионов Си2* до Си*, ионы одновалентной меди накапливаются
в растворе. Окисление Си* кислородом при этом исключено, так
как длительное кипячение раствора приводит к практически
полному удалению растворенного воздуха. Окислительно-восста-
новительный потенциал, а следовательно, и скорость МКК зави-
сят от отношения концентраций Си* и Си2*. Наиболее жесткие
условия для развития МКК реализуются при низких значениях
окислительно-восстановительного потенциала. Для этого нужно
поддерживать отношение [Си*]/(Си2*] достаточно высоким. Это
обеспечивается введением медной стружки, на поверхности кото-
рой протекает процесс
Си + Си8* = 2Си*.
Для испытаний высоколегированных сталей типа 06ХН28МДТ
(0Х23Н28МЗДЗТ) применяют метод В. Принцип стимуляции
МКК здесь тот же, что и в методах AM, АМУ. Для ускорения
коррозии добавляют цинковую пыль, что приводит к глубокому
восстановлению ионов Си2*:
Zn + 2Си2* = 2Си+ + Zn2*.
Кроме того, осуществляют дополнительную катодную поля-
ризацию стальных образцов, находящихся в контакте с частицами
растворяющегося в кислоте металлического цинка.
Метод ДУ сводится к кипячению образцов в 65 %-ной HNO3.
Мерой интенсивности МКК в этом случае служат потери массы
образцов. Материал считается склонным к МКК, если скорость
коррозии превышает 0,5 мм/год после любого цикла испытаний
или если на сварных образцах наблюдается ножевая коррозия.
Наличие отчетливой МКК приводит при этих испытаниях к по-
вышению потерь массы в 3—10 раз из-за выкрашивания с поверх-
ности зерен металла, сопровождающего МКК.
Использование значения потерь массы удобно, но требует
большой осторожности и опыта. Ясно, что эти потери при одина-
ковой склонности к МКК будут совершенно различны для образ-
цов с крупно- и мелкозернистой структурой. Этим методом трудно
выявить слабовыраженную МКК, так как за время испытаний
выкрашивания зерен не успевает произойти.
Во всех случаях кипячение в 65 %-ной HNO3 сопровождается
значительными общими коррозионными потерями, величина кото-
рых должна быть предварительно надежно определена на образ-
цах сталей, не склонных к МКК-
Важная особенность метода ДУ — возможность выявления
склонности к МКК, связанной с выпадением по границам зерен
Не только карбидов хрома, но и о-фазы. Это особенно существенно
Для низкоуглеродистых аустенитных сталей. Этим методом можно
обнаружить a-фазу в состоянии «предвыделения», т. е. даже
зации при нс пытании иа склонность к МКК
по методу К:
/ — свинцовый катод; 2 — электролит; 3 — от-
резок резиновой трубки 0 10 мм; 4 — испыту-
емый металл; 5 — источник постоянного тока на-
пряжением 5—9 В; 6 — амперметр; 7 — резистор;
8 — ключ
тогда, когда металлографический анализ не обнаруживает ее
присутствия. Потенциал металла при этих испытаниях лежит
в пределах 0,8—1,6 В (разброс значений вызван влиянием при-
месей, например, хромат-ионов). При этих потенциалах сталь
находится в состоянии перепассивации и имеет место преимуще-
ственное вытравливание богатых хромом и особенно молибденом
соединений — карбидов и о-фазы Fe—Сг—(Мо).
При обработке образцов в кипящем сернокислом растворе
сульфата Fe (III) по методу ВУ потенциал, как и в случае метода
ДУ, высок (0,7—1,0 В), что отвечает пассивной области и пере-
ходу к перепассивации (см. ниже, рис. 1.42). По воздействию
эта среда подобна 65%-ной HNO3, отличие заключается главным
образом в большей скорости МКК и в слабом влиянии о-фазы
по сравнению с карбидами хрома.
Метод Б лишь условно может быть рассмотрен в этом под-
разделе, так как он является электрохимическим и пригоден для
испытаний не только образцов, но и готовых изделий, в том числе
сварных (испытывается околошовная зона). Выбранный участок
металлической поверхности подвергают анодному травлению в рас-
творе серной кислоты, содержащем ингибитор коррозии. Реко-
мендуемое простое устройство для поляризации показано на
рис. 1.41. При необходимости его конструкцию можно изменить.
Показателем склонности к МКК является наличие непрерывной
сетки по границам зерен в местах анодного травления.
Металлические заготовки из стабилизированных и низкоугле-
родистых (содержащих не более 0,03 % С) сталей и сплавов, пред-
назначенные для вырезки образцов, следует перед испытаниями
подвергнуть термообработке, указанной в нормативно-техниче-
ской документации на продукцию, и дополнительно провоциру-
ющему нагреву по режимам, указанным в табл. 1.5.
Без провоцирующего нагрева испытывают стали, не подвер-
гающиеся тепловой обработке или сварке, например нагартован-
ные и полунагартованные, а также стали 03X17H14M3
и 03X16H15M3, испытываемые методом ДУ. Назначение тепловой
обработки состоит в достижении следующего общего условия:
металл испытуемого образца должен находиться в том же струк-
турном состоянии, что и металл изделия, включая сварные швы-
Перед испытанием поверхность образцов шлифуют, обеспечи-
вая параметр шероховатости Ra 0,8 мкм (по ГОСТ 2789—73).
При вынужденных перерывах испытания образцы из реакцией-
л .
Режимы провоцирующего нагрева образцов сталей
и сплавов перед испытаниями на склонность к МКК
по ГОСТ 6032—84
Марка стали и сплава Температура. "С Время нагрева, мин
08Х17Т, 15Х25Т 1080—1120 30
08Х22Н6Т, 08X21Н6М2Т 08Х18Г8Н2Т 540—560 60
03Х21Н21М4ГБ 03ХН28МДТ 690—710 60
06ХН28МДТ 690—710 20
Все остальные стабилизированные и низко- углеродистые стали и сплавы 640—660 60
Примечание. Среда охлаждения — воздух, для марок 08XI7T, I6X26T —
вода или воздух.
ного сосуда не извлекают. Продолжительность испытания опре-
деляют как суммарное число часов нагрева. Исключение состав-
ляет метод ДУ. В этом случае образцы при перерывах моют и вы-
сушивают. Если на образцах после испытания имеется налет
меди, ее удаляют промывкой в 20—30 %-ной HNO8.
Для обнаружения и оценки МКК по окончании выдержки
в растворе (для всех методов, кроме ДУ и Б) образцы изгибают
иа угол 90° по ГОСТ 14019—80. Радиус закругления г оправки
для аустенитных сталей не должен превышать толщины образца б.
При б '< 1 мм допускается г — 1 мм. Значения г для ферритных,
аустенитно-мартенситных и аустенитно-ферритных сталей, а также
для отливок из аустенитных сталей должны быть равны: г —
= 3 мм при б < 1 мм; г < Зб при б — 14-3 мм; г = 10 мм при
б > 3 мм.
Для ферритных сталей г — Зб при б > 3 мм. Если толщина
образцов не превышает 5 мм, проверяют обе их поверхности, для
чего изгибом образцу придают Z-образную форму. Отсутствие
трещин — показатель стойкости к МКК. Если изгиб невозможен
или трещины присутствуют и на контрольных образцах, стой-
кость к МКК оценивают металлографическим способом. Наличие
и глубину МКК устанавливают на поперечных шлифах, про-
травленных до слабого выявления границ зерен по режимам,
указанным в табл. 1.6, при увеличении не менее чем в 200 раз.
Признаком склонности к МКК считается разрушение границ
зерен в среднем (из шести наибольших значений) не менее чем
На 30 мкм. Могут применяться физические методы контроля
образцов: ультразвуковой, метод вихревых токов и капиллярный
(см. раздел 1.14). Разработан ряд усовершенствованных хими-
ческих методов контроля материалов на склонность к МКК с со-
ащ ий д ительнсстью испытаний. Наиболеерспективные
из них описаны в табл. 1.7.
В практике химических предприятий часто приходится сталки-
ваться с так называемой щелочной хрупкостью углероди-
стых сталей. Установлено, что при наличии растягива-
ющих напряжений растрескивание может иметь место, если кон-
центрация щелочи превышает 10—15% при температуре выше
65 °C. Характерна также МКК углеродистых сталей в горячих
концентрированных растворах нитратов. Этот вид коррозии раз-
вивается только в кислых и нейтральных растворах. В слабо-
щелочной котельной воде добавки нитратов, наоборот, препят-
ствуют развитию МКК паровых котлов. Описаны случаи меж-
кристаллитного разрушения углеродистой стали под действием
сероводорода, цианида водорода и некоторых других сред.
Ускоренный метод определения склонности углеродистой стали
к МКК состоит в испытании напряженных образцов в кипящих
растворах нитратов. Используют, например, водный раствор,
содержащий 50—57% Ca(NO3)2 и 3—6% NH4NO3. Результаты
таких испытаний могут служить для предсказания склонности
сталей к МКК и в щелочных средах.
Алюминиевые сплавы обрабатывают раствором, содержащим
3% NaCl и 1 % НО, при 18—25 °C в течение 24 ч (ГОСТ 9.021—74).
Таблица 1.6
Режим травления металлографических шлифов для выявления
межкристаллитной коррозии по ГОСТ 6032—84
Плотность кислот: серной — 1840; соляной — 1180. азотной — 1410 кг/м’.
Марка стали и сплава
Состав травильного раствора
и режим травления
12Х18Н9, 12Х18Н9Т, 04Х18Н10,
08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т,
03Х18Н11, 03Х18Н12, 08Х18Н12Т,
12Х18Н10Е, 06Х18Н11, 12Х18Н12Т,
08Х18Н12Б
03X16H15M3, 08Х16Н15МЗБ,
09Х16Н15МЗБ, 03X17H14M3,
08Х17НЗМ2Т, 08Х17Н15МЗТ,
10Х17Н13М2Т, 10X17H13M3T,
08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т
20Х13Н4ГД, 08Х18Г8Н2Т,
10Х14Г14Н4Т, 12Х17Г9АН4,
07X21Г7АН5, 03Х21Н21М4ГБ,
06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ
09X15Н8Ю, 07X16Н6, 09X17Н7Ю,
09Х17Н7Ю1
08Х17Т, 15Х25Т
92 мл НС1 + 5 мл H2SO4 + 3 мл HNO3,
20—30 °C или анодное травление в
10 %-ной щавелевой к-те при 20—30 °C
и /а = 10"* А/м®
50 мл НС1 + 5 мл HNO3 + Б0 мл Н2О,
т-ра кипения или анодное травление
в р-ре, содержащем 8,5 г/л лимонной
к-ты и 8,5 г/л (NH4)2SO4, при 20—
30 °C и /а — 10"* А/м2
50 мл НС1 + 5 мл HNO3 + 50 мл Н2О,
т-ра кипения или анодное травление
в 10 %-ной щавелевой к-те при т-ре
20—30 °C и /а = 10"* А/м2
Анодное травление в р-ре, содержащем
8,5 г/л лимонной к-ты и 8,5 г/л
(NH4)2SO4, при 20—30 °C и /а =
= 10'* А/м2; в 10 %-ном р-ре СгО3
при 20—30 °C и /а = Ю"* А7м® иля
р-ре, содержащем 50 мл НС1, 5 мл
HNO3 и 50 мл Н2О, при т-ре кипения
Таблица 1.7
Ускоренные химические методы испытаний коррозионно-стойких
сталей иа склонность к межкристаллитной коррозии
Критерий склонности — наличие трещин на поверхности образца, изогнутого на 90° (ГОСТ 6032—84р пп. 2-3.7—2.3Л4)
Сущность метода Состав раствора Условия испытаний Марка стали и сплава Првиечавня
Модифицированный метод ВУ (добавка в испытатель- ный р-р HF) [42] 50% H2SO4J- + 40 г/л Fe2(SO4)3 + + 9 г/л F (в виде HF) Образцы выдерживают в ис- пытательном растворе (5 мл на 1 см2 поверхности) при пе- ремешивании в течение 12 ч при 75—80 °C 06Х28МДТ, 03ХН28МДТ Продолжительность испк- таний по сравнению с мето- дом ВУ сокращается в 4 ра- за. Метод опробован на за- воде «Электросталь»®
Модифицированный метод АМУ (повышение концен- трации H2SO4 в испытатель- ном р-ре) [43] 35% H2SO4 + + 50 г/л CuSO4-5H2O Образцы кипятят в испытатель- ном растворе с добавлением медной стружки в течение 4 ч 12Х18Н10Т, 06Х18Н10Т Продолжительность испы- таннй по сравнению с мето- дом АМУ сокращается в 2 раза, с методом АМ— в 6 раз
Испытание в смеси соля- ной и азотной кислот, со- держащей FeCl3 [44] 5% HNO34- + 20 г/л FeCl3-6H2O + + 100 мл/л НС.1 (плотн. 1190 кг/м3) Образцы выдерживают в ис- пытательном растворе (2—3 мл на 1 см2 поверхности) в тече- ние 2 ч при комнатной темпе- ратуре Типа Х18Н10Т Взамен стандартных мето- дов АМ и АМУ
* Продолжительность испытаний может быть сокращена до 1 ч, если образцы подвергнуть потенциостатическоиу гравлеваю sps
В. при этом содержание Fe3 (SO*)3 в испытательном растворе может быть уменьшено до 4 г/л.
Увеличение содержания НС1 до 3—5% сокращает время испыта-
ний примерно вдвое. Для исследования высоколегированных
сплавов с медью используют раствор, содержащий 5,8% NaCl
и 0,3% Н2О2 при 30 ± 5 °C, длительность испытаний — 6 ч.
Сплавы типа АМгб испытывают в растворе NaCl, подкисленном
азотной кислотой. Критерием склонности к МКК служат макси-
мальная глубина коррозионных поражений (определяется метал-
лографически) и общая скорость коррозии. Для оценки корро-
зионных потерь и скорости коррозии весьма эффективно при-
менение коррозиометров, действие которых основано на изме-
рении объема выделившегося водорода [45].
При испытаниях медных сплавов чаще всего используют
среды, содержащие аммиак. Эффективны, например, испытания
напряженных образцов в газовой фазе над 5%-ным раствором
NHS при комнатной температуре. Можно проводить испытания
и в жидкой фазе — в этом случае используют растворы медно-
аммиачных комплексов [47].
Электрохимические методы испытаний на устойчивость
к межкристаллитной коррозии
Наиболее значительные успехи в разработке электрохимиче-
ских методов испытаний на устойчивость к межкристаллитной
коррозии достигнуты применительно к испытаниям коррозионно-
стойких сталей и сплавов на железоникелевой основе [48,49 ]. Поэто-
му их рассмотрение будет проведено на примере этих материалов.
Испытания на МКК проводятся, как правило, с помощью
описанных в предыдущем разделе традиционных стандартных
химических методов, основанных на длительном кипячении образ-
цов в определенных агрессивных средах по ГОСТ 6032—84. Эти
методы дают достаточно надежную информацию, согласующуюся
обычно с последующим поведением сталей в условиях эксплуата-
ции. Они просты и удобны для массовых испытаний. В то же
время стандартные методы имеют следующие существенные не-
достатки:
большую продолжительность испытаний (от 8 до 240 ч), за-
трудняющую оперативный технологический контроль;
недостаточную объективность оценки, особенно для сталей
с низкой пластичностью (например, ферритных), при использо-
вании в качестве критерия склонности к МКК наличия трещин
на изгибе образца;
качественный характер оценки результатов испытания, за
исключением металлографического определения глубины МКК
с помощью поперечного шлифа, который весьма трудоемок, про-
должителен и в промышленных условиях применяется в исклю-
чительных случаях;
возможность контроля качества образцов, в том числе образ-
цов-свидетелей, а не качества готового изделия;
Рис. 1.42. Анодные потен-
циодинамические кривые ста-
ли марки Х18Н10Т в зака-
ленном, ие склонном к МКК
(/) и сенсибилизированном,
склонном к МКК (2,3), состо-
янии (температура 22 °C):
/, 3 — раствор НС1О4 (I моль/л)
4- NaCl (0,4 моль/л); 2 — ра-
створ HsSO* (1 моль/л)«,
необходимость ис-
пользования кипящих
растворов, в том числе
растворов кислот высо-
кой концентрации.
В течение последних
трех десятилетий эти методы не пре-
терпели существенной модернизации. Внесенные в них за этот
период времени изменения основывались на прежних принци-
пах — химического воздействия агрессивной среды на металл —
и сводились обычно к некоторому изменению состава испыта-
тельного раствора [48—50].
Фундаментальные электрохимические исследования МКК сде-
лали возможным создание новых ускоренных методов определе-
ния склонности нержавеющих сталей к этому виду локальной кор-
розии [48—52] и позволили сформулировать основные принципы
разработки растворов для ускоренных коррозионных испыта-
ний сталей на МКК [50, 51, 53].
Было установлено, что скорость МКК существенно зависит
от потенциала. Наиболее интенсивно этот вид коррозионного
разрушения нержавеющих сталей развивается в двух областях
(рис. 1.42): I— при потенциалах, соответствующих переходу
сталей из активного в пассивное состояние, и II — при потен-
циалах, находящихся в конце пассивной области и в области
перепассивации *. На область I (переходную) приходятся потен-
циалы, устанавливающиеся на сталях при испытании их на МКК
наиболее широко используемым методом AM, а также методами
АМУ и В (ГОСТ 6032—84). Такие потенциалы коррозии стали
обычно имеют при эксплуатации их в слабоокислительных сре-
дах. В области II потенциалы коррозии сталей устанавливаются
при испытании их методом ДУ, а также при эксплуатации в силь-
ноокислительных средах.
Наиболее удобно для ускоренных электрохимических испы-
таний использовать первую (переходную) область потенциалов,
так как в ней реализуются условия, при которых материал зерна
находится в пассивном состоянии и рас воряется с незначитель-
ной скоростью, в то время как приграничные зоны, вследствие
* Значения потенциалов здесь и далее даны относительно потенциала нор-
мального водородного электрода.
Таблица 1.8
Электрохимические методы определения устойчивости коррозионно-стойких сталей и сплавов на железоникелевой основе к МКК
£ — потенциал: т — время обработки, мин; f — температура, °C; ИДК — потенциодкнамическая кривая; АПДК—анодная потенциодинами-
ческзя кривая; v — скорость снятия ИДК и АПДК. В/ч; Qa и Qg — количества электричества» пошедшего на реактивацию я пассивацию;
S — площадь зон межкристаллитного растравливания
| № по пор. 1 Метод Условия испытаний, состав раствора Контролируемые стали и сплавы; критерий склонности к МКК Результаты опробования метода, указания по его применению
1 2 3 4 5
1 Потен цностати ческое травление взамен AM и АМУ [60—64] £=0,3 В; т= 15 мин; t = 25 5 °C; 1 моль/л НСЮ4 + 0,4 моль/л NaCl 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т; трещины при изгибе образ- ца на 90° (п. 2.3 ГОСТ 6032—84) Метод широко опробован промышленны- ми (сходимость с результатами испытаний методами AM и АМУ 96 % [48, 60, 61 ]), к исследовательскими организациями [64, 77]. Пригоден для контроля сварных сое- динений. При испытании образцов с низ- кой склонностью к МКК (глубина МКК около 30 мкм) деформированный поверх- ностный слой образцов следует предвари- тельно стравливать при Е = 4-0,05 В в течение 5 мии или проводить сенсибили- зирующий отпуск образцов после полного цикла их механической обработки, а об- разующуюся при отпуске окалину удалять химическим травлением по п. 2.15 ГОСТ 6032—84
2 Тот же и АМУ взамен AM [62, 63] Е = 0,35 В; т = 15 мин; /— комнатная; 1,2 моль/л НСЮ, + 0,7 моль/л NaCl 10XI7H13M2T, 10X17H13M3T; трещины при изгибе образца на 90° (п. 2.3 ГОСТ 6032—84) Метод опробован с положительным резуль- татом на ряде машиностроительных и труб- ных заводов
3 Тот же [62, 63 взамен В i Е t - = 0,3 В; х = 60 мин; — комнатная: 2 моль/л 06ХН28МДТ; трещины при изгибе образца на 90° Метод опробовав на трубных заводах
4 1 Тот же 1651 взамен ВУ нею, + 1 моль/л NaCl £=0,56 В; т = 60 мин; t — комнатная; 50 % H2SO4 + 1 моль/л NaCl (п. 2.3 ГОСТ 6032—84) 03ХН28МДТ, 06ХН28МДТ; трещины при изгибе об- разца на 90° (п. 2.3 ГОСТ 6032—84) Метод опробован на 100 образцах от 34 плавок. Получена 95 % -ная сходимость с результатами испытаний методом ВУ
5 Тот же (62, 63] взамен АМ Е = 0,3 В; х = 25 мин; Определение глубины МКК металлографическим способом по п. 2.3.16— 2.3.18 ГОСТ 6032—84; t— комнатная; 1 моль/л НСЮ4 + 0,5 моль/л NaCl 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т; глубина МКК более 30 мкм (п. 2.3.18 ГОСТ 6032—84)
6 Тот (54, же взамен 62, 631 АМ Е = 0,3 В; т = 15 мин; регистрация кривой /а — т; t = 22 ± 2 °C; деаэриро- ванный раствор 1 моль/л НС1О4 +0,4 моль/л NaCl 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т; в конце травления /а > > 3 мкА/см2 На основе метода возможна разработка неразрушающего качественного и количе- ственного контроля устойчивости изделий к МКК
7 Тот 166] же взамен ВУ Е = 0,3 В; X = 30 мин; регистрация кривой /а — t— комнатная; 2 моль/л НС1О4 + 0,8 моль/л NaCl 06ХН28МДТ; глубина МКК более 30 мкм (п. 2.3.18 ГОСТ 6032—84) Глубина МКК определяется по величине Ig/a с помощью калибровочного графика
8 Тот [56] же взамен ВУ £ = 1,0 В; т = 6 мин; регистрация кривой /а — т; t — комнатная; 1 % НС1 + + 2 моль/л NaCl 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ; возрастание /а во времени; уменьшение /а, после воз- можного прохождения че- рез максимум, — отсутствие МКК
9 Тот же и АМУ взамен 153, 641 АМ Е = 0,00 В; х = 30 мин; t = 20—25 °C; 50 % H2SO4 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т; сплошная сетка травлении по границам зерен на про- дольном металлографиче- ском шлифе Сходимость результатов испытаний с ме- тодом АМУ 75 %. Метод дает надежные результаты при значительной склонности к МКК- Он не пригоден для контроля сварных соединений.
Продолжение табл. 1.8
а 9 3 4 S

10 Тот же 167J взамен AM Е = —0,04 В; т = 30 мин; t— комнатная; 50 % H9SO4 Е2Х18Н10Т; 08XI8H10T; сплошная сетка травления по границам аерен Метод опробован на образцах от 88 пла- вок. Установлена 100%-ная сходимость с методом AM. Последующее опробование показало [48], что, как и в случае метода по п. 9, он выявляет только высокую склон- ность к МКК- Выявлению низких склон- ностей препятствует поверхностный на- клепанный слой
11 Тот же 1681 взамен В Е — —0,4 В; т = 1 мни; Е — 0,24 В, т = 180 мин; t— комнатная; 0,5 моль/л H2SO4 + 0,2 моль/л KCNS + 0,3 моль/л NaF 06ХН28МДТ; сплошная сетка травления по грани- цам зерен
12 Тот же взамен В и ВУ 1691 Е = 0,25—0,5 В- т = 5ч- -10 mhhU = 80 °C; 10 % HNOa+3% HF 03Х2Ш21М4Б; сплошная сетка травления по грани- цам зерен Метод разработан применительно к произ- водству экстракционной фосфорной кис- лоты
13 Капельный взамен В, ДМ н АМУ [59, 70] Измерение £КОр в капле раствора через 2—3 мни после нанесения раствора иа испытуемую поверх- ность; t— комнатная; 5 % HNOS + 20 г/л FeCl8-6HaO+ п мл/л НС1 06ХН28МДТ (п = 260); 15Х25Т (л= 80); Х18Н10Т (п = 70); 12Х17Г9АН4 (к = 40); /?кор ~ — 0,1 В—сталь склонна к МКК, при Е = 0,5— 0,8 В — не склонна Метод неразрушающий. На данной стадии разработки не обеспечивает нужной вос- производимости и сходимости результатов испытаний с результатами стандартных методов 64, 77]. Удовлетворительные ре- зультаты получаются при строгом соблю- дении условий подготовки поверхности и проведения испытаний, а также при до- статочном навыке персонала [77 j:
М Капельный, совме- щенный с потенцио* | динамическим взамен i В, AM и АМУ [70] Измерение Екер по п. 5.3 и последующее свята® 11ДК (о — 12 В/ч) То же; по п. !3 к в&ш'шз ' актавацнснноЙ петлк ~ яаеснвиой обже?. Более надежные результаты хгспытакиг», чей г.з и. 13, - связи с Нгпользозанкж 5-2 - • -яV’S- W “ ’• V
IS I Потенциодинамиче-
I ский реактивацион-
иый взамен АМ [52,
I 7Ц
Последовательное снятие
АПДК реактивация (ст
4-0,75 до —0,25 В) и пас-
сивации (от —0,25 до
4*0,75 В) с одновременной
регистрацией Qa и Qn;
t = 70 °C; 2 моль/л H2SO4
16
То же взамен АМ
То же с использова-
нием нормализован-
ного заряда реакти-
вации Qa/S взамен
метода Штрауса [72]
То же; 2 моль/л H2SO4 4*
4* 0,5 моль/л NaCl
Е = 0,45 В, т = 2 мин;
снятие ПДК реактивации
(и = 6 В/ч) с регистрацией
Qa; определение с помощью
микроскопа величины
площади межзеренных зон
(S) и расчет Qa/S.
Деаэрированный раствор
0,5 моль/л H2SO4 4*
4* 0,01 моль/л KCNS, t —
= 30 °C.
Типа Х18Н10; при
Wa/Qn) - ЮО >. 18 % сталь
склонна к МКК, при бо-
лее низких значениях —
не склонна. Полуколиче-
ственная оценка по
(Qa/Qui' >00: 184-22 — сле-
ды МКК; 224- 28— слабая
МКК:, 284-37 — средняя
МКК; >37— сильная МКК.
03X18H12M3; то же
04— 06Х18Н10 (сталь 304);
величина Qa/S
Потенциодинамиче-
ский реактивацион-
ный взамен АМ [55,
73 [
Е = —0,35 В, т = 1 мин;
Е = 0,00 В, т = 3 мнн;
снятие ПДК реактивации
(у = 12 В/ч) от 4-0,75 до
—0,05 В; t— комнатная;
10 % H2SO4 4- 0,0025 г/л
KCNS
Типа Х18Н10Т; наличие
реактивационной петли с
максимумом около 0,00 В
Метод проверен на большом числе плавок
сталей в широком интервале сенсибилизи-
рующих температур и продолжительно-
стей иагрева. Установлено удовлетвори-
тельное соответствие с кривыми Ролласо-
на. Метод не обладает необходимой чув-
ствительностью для сталей, стабилизиро-
ванных титаном
Метод неразрушающий. Разработана при-
жимная ячейка, совмещенная септическим
микроскопом и обеспеченная деаэрацией
раствора. Размеры и конструкция ячейки
позволяют проводить измерения внутри
трубы. Показана возможность использо-
вания метода в промышленных условиях
для контроля сварных соединений при
прокладке трубопроводов
Метод опробован с положительным ре-
зультатом на трех заводах на 946 плавках
из которых склонных к МКК было 33
плавки. Отмечается существенное влияние
условий, подготовки поверхности иа ре-
зультаты испытаний. В [64] выявлена бо-
лее низкая сходимость результатов с ме-
тодом АМ, причем обнаружены случаи
бракования металла, не склонного к МКК
a a 3

89 Те же взамен В (55, 73, 74J Е ——1,0 В; т—I, мни; снятие ИДК реактивации (v — 30 В/ч) от +1,05 до +0,2 В; t— комнатная; 0,5 моль/л NaCl
20 Потен диадинамиче- ский реактивацион- ный с использовани- ем QafS взамен ASTM А262-В (75J Е = 0,65 В; т = 10 мин; снятие ПДК реактивации (о = 15 В/ч) с регистрацией Qa; t ~ 30 °C; деаэриро- ванная 1,5 моль/л HsSO
Si То же (75] То же, о=9 В/ч
22 То же 175] Е = 0,65 В; т = 2 мин; снятие ПДК реактивации (о = 6 В/ч) с регистрацией Qa; t — 30 °C; деаэрирован- ная 2,5 моль/л HZSO4
23 Потен цнодииамнче- ский взамен AM 1781 Катодная активация: /и = = 10 мА/см2; т = 5 мнн; снятие АПДК (о = 2,4 В/ч) от t— комнатная; 1 Моль/л НС1О4 + i + 0,05 моль/л NaCl
I
p iSo^enua табд.
06ХН28МД ОЗХ18Н2ОСЗМЗДЗБ; нали- чие реактивационнон пет- ли 07—03X17, 03Х!7Тв 03Х17Б, 03X25; наличие реактивациоиной петли к величина Qa/S. 04Х17М1; то же 03X17М2Т; то же 02X18(0,01 % С н 0,01 % N); наличие активационного участка в интервале 0,06— <-0,54 В Метод опробован с положительным ре- зультатом на трех заводах на 96 промыш- ленных плавках сплава 06ХН28МДТ, из которых склонными к МКК по методу В были 8 плавок Сделано заключение о перспективности ве- личины Qa/S в качестве количественной меры склонности сталей к МКК.
25
26
27
Метод измерения
спада потенциала из
пассивного состоя-
ния взамен АМ и
АМУ [58]
Потен циодинамиче-
скнй с определением
потенциала реакти-
вации взамен АМ
[57]
То же [76]
Потенцнодинамиче-
скнй взамен АМ [54,
63]
£кор. т = 2 мин; Е =
= —0,3 В, т = 3 мин;
Е = 0,7 В; Т = 15 мин;
выключение /а и регистра-
ция кривой Е — %;t — ком-
натная; 2 моль/л НС1О4 +
4- 1 моль/л NaCl
Снятие АПДК реактива-
ции (1 В/ч) от Е = 0,5-е-
—0,75 В: кипящая HsSO4,
0,5 моль/л
Снятие АПДК; H2SO4 +
+ КС1
Катодная активация: /к =
= 10 мА/см2, v = 5 мнн;
снятие АПДК (о — 2,4 В/ч)
от £цор ДО 0,7 В; вы-
держка при Е — 0,7 В
в течение 15 мин;
снятие ПДК реактивации от
0,7 В до /?nopi t— комнат-
ная; деаэрированный рас-
твор 1 моль/л -НС1О4 +
4- 0,45 моль/л NaCl
I5X25T; спад потенциала
до Е — 0,00 В за время
<120 с.
Типа Х18Н8; потенциал ре-
активации >.0,2 В, для ста-
лей не склонных к МКК
потенциал реактивации
<0,1 В
Типа Х18Н10; Е при пе-
ресечении линии определен-
ной /а в переходной области
превышает некоторую ве-
личину.
Склонность к МКК определяется
более корректно, чем в п. 25
Типа Х18Н10Т; наличие
активационного участка в
интервале 0,054-0,5 В или
/а > 7 мАУсм2 при Е = 0,3 В
Продолжение табл. L8
д 2 3 4 S
28 Потенцнодииамнче- ский количествен- ный взамен AM [54, 62, 63] Катодная активация: /к = = 10 мА/см2, т = 5 мин; снятие АПДК (v— 2,4 В/ч' от 7?НОр до Е = 1,1 В; оп- ределение 1g /а прн Е = = 0,3 В из АПДК; оценка глубины МКК по величине 1g /а с помощью калибро- вочного графика; t — 22 °C; деаэрированный раствор 1 моль/л НСЮ4 + 0,5 моль/л NaCl 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т; глубина МКК более 30 мкм (п. 2.3.18 ГОСТ 6032—84)
29 Потей циоднн ами че- ский взамен ДУ [79] Электрополированный ци- линдрический образец тра- вят в 30 % HNO3 + 70 г/л NaF, т = 10 мин, t = = 184-25 °C; выдерживают при Е — —0,3 В, т = = 1 мин н снимают АПДК (v =3,6 В/ч) до Е= +0,8 В; t — комнатная; 0,5 моль/л NaCl + 0,84-1,0 моль/л NaNO3 03Х18Н11, колебания ;а в интервале 0,14-0,8 В со всплесками, превышающи- ми 5 мкА/см2 По чувствительности метод близок к ме- тоду ДУ, но полностью ему не идентичен
30 То же То же; 0,5 моль/л NaCl + + 0,05 моль/л NaNO3 03Х17Н13М2; то же То же
Примечание. При использовании методов по пп. 9—12 из испытуемом металле необходимо приготовить металлографический шлиф
С 10—12 классом чистоты поверхности по ГОСТ 2789—73.
более низкого содержания хрома, находятся в активном или час-
тично пассивированном состоянии и растворяются с высокой
скоростью. Благодаря этому анодный ток и другие электрохими-
ческие характеристики в рассматриваемых условиях, по существу,
характеризуют процесс инициирования и развития МКК- Вслед-
ствие указанных причин в переходной области потенциалов
электрохимическое поведение склонной к МКК стали сущест-
венно отличается от поведения стали, не склонной к такому виду
разрушения. Это проявляется в резком ухудшении коррозион-
ных и пассивационных характеристик склонной к МКК стали:
возрастает (часто на несколько порядков) плотность анодного
тока растворения (/о), в том числе критический ток пассивации;
критический потенциал пассивации и потенциал начала пассив-
ной области смещаются в сторону более положительных значе-
ний (см. рис. 1.42). Таким образом, в переходной области потен-
циалов коррозионно-электрохимические характеристики склон-
ной к МКК стали, по сравнению с не склонной, изменяются так,
как будто в ней уменьшилось содержание хрома. Для рассмат-
риваемой области обычно характерна высокая скорость проник-
новения МКК в глубь стали. При этом избирательно травятся
узкие приграничные зоны, обедненные коррозионно-стойкими
в этих условиях легирующими элементами, прежде всего хро-
мом [48—51 ].
Различие коррозионно-электрохимических характеристик
склонной и не склонной к МКК стали позволяет быстро оцени-
вать ее устойчивость к МКК, используя один или несколько сле-
дующих электрохимических критериев: плотность анодного тока
при постоянном потенциале переходной области; количество
электричества, затрачиваемое при переходе стали из пассивного
состояния в активное (площадь реактивационной петли) [72, 75]
и наоборот, а также отношение этих количеств электричества
[52]; форма потенциодинамической кривой, особенно кривой
обратного хода [54, 55]; форма кривой изменения плотности анод-
ного тока во времени при постоянном потенциале пассивной
области [56]; потенциал реактивации [57]; время, необходимое
для реактивации [58]; потенциал коррозии [59] и др.
По-видимому, перспективной может оказаться разработка
ускоренных методов взамен метода ДУ, основанная на имеющихся
данных о значительном ускорении межкристаллитного разруше-
ния сталей при смещении потенциала в сторону более положи-
тельных значений в пределах области перепассивации. Очевидно,
это должны быть методы на потенциостатической основе. Однако
при этом следует учитывать, что в рассматриваемой области
межкристаллитному разрушению подвергаются стали и в зака-
ленном состоянии, но с меньшей скоростью, чем в отпущенном
состоянии [51 ].
Наиболее перспективны для применения в промышленности
методы потенциостатического травления (табл. 1.8, пп. 1—4).
Они максимально приближены к требованиям ГОСТ 6032—84.
Использование в качестве критерия склонности к МКК наличия
трещин на изгибе образца позволяет получать информацию о со-
стоянии металла в его объеме, в то время как методы, основан-
ные на применении электрохимических характеристик в качестве
критериев оценки, часто весьма чувствительны к состоянию по-
верхности металла. Одна из основных ближайших задач — раз-
работка надежных способов, устраняющих это неблагоприятное
влияние.
После доработки весьма ценным может стать капельный метод
(п. 13) оценки по величине £кор благодаря его простоте и воз-
можности . осуществлять неразрушающий контроль.
Для быстрой количественной оценки степени склонности
стали к МКК перспективными представляются методы, основан-
ные на измерении количества электричества, пошедшего на реак-
тивацию (пп. 15—17, 20—22). Применению этих методов во многом
будет способствовать выпуск отечественной промышленностью
высокочувствительного интегратора кулонометрического ИПТ-1.
1.7. КОРРОЗИЯ ПРИ ТРЕНИИ
Коррозия при трении является результатом одновременного
действия химического и механического факторов. Она возникает
на соприкасающихся трущихся или вибрирующих поверхностях
при воздействии воздуха, газов или жидкостей. В результате
коррозионного разрушения материалов при трении увеличи-
ваются напряжения в нагруженных деталях, снижается их уста-
лостная прочность. Это может повлечь за собой разрушение под-
шипников, ослабление болтовых соединений, нарушение точно-
сти пригонки деталей и т. д.
Существует ряд машин серийного производства для испыта-
ний материалов на трение и износ [211. Большинство установок
для исследования коррозии при трении разработано на основе
этих машин с помощью несложных приспособлений для создания
в зоне пары трения жидкой или газообразной коррозионной среды.
В табл. 1.9 и 1.10 приведены технические характеристики
основных типов современных машин для испытания материалов
на трение и износ.
Машина СМЦ-2 используется для определения износа при
трении качения (с проскальзыванием и без) с двумя вращающимися
образцами или одним неподвижным. Она может быть использо-
вана для испытания образцов на контактную усталость. Для
испытаний в коррозионной среде предусмотрены съемные камеры.
Машина МФТ-1 предназначена для определения фрикционной
теплостойкости материалов. Для измерения температуры пре-
дусмотрены термопары, которые впаиваются в образец. Машина
снабжена камерой для коррозионной среды. На основе этой ма-
шины создана установка для испытания материалов на трение и
Таблица 1.9
Технические характеристики машин МИ-IM, СМЦ-2
и 2070СМТ-1 для испытаний материалов на треиие и износ
Параметры МИ-1М СМЦ-2 2070СМТ-1
Пара треиия Диск-диск Диск-диск Днск-днск
Диск-ко- Днск-колодка Диск-колодка
лодка
-— Вал-втулка Вал-втулка
Частота вращения ведущего об- разца, мин-1 Коэффициент проскальзыва- ния, % 425 300, 500, 1000 75—1500
0, 10, 15, 20, 100 0, 10, 15, 20, 100 0, 10, 15, 20
Нагрузка на образцы, Н:
при замкнутой схеме 200—2000 200—2000 200—2000
прн открытой схеме 500—5000 500—5000
Погрешность измерения нагруз- ки, % ±5 ±5 ±1
Максимальный момент трения, Дж 15 15 20
Погрешность измерения момента трения, % ±5 ±5 ±1
Среда — Смазка, Смазка,
абразив абразив
Примечание. Машины СМЦ-2 и 2070CJ^-l могут работать по двум схемам
с замкнутым кинематическим контуром при фиксированном значении коэффициента про-
скальзывания: с открытым кинематическим контуром, когда один из образцов неподвижен.
износ в жидких металлах [80]. Кроме машины трения в комплект
установки входит аппаратура для хранения, разогрева, очистки,
подачи и слива жидкого металла, вакуумно-аргонная система и
рабочая камера (рис. 1.43).
Из верхнего контейнера для хранения металла 3, снабженного
щупами, термопарами, вентилями и фильтрами, металл поступает
Таблица 1.10
Технические характеристики машин МФТ-1, МДП-1, УМТ-1
для испытания материалов на трение
Параметр МФТ-1 МДП-1 УМТ-1
Число схем испытаний 1 3 5
Частота вращения подвижного контр- образца (плавно), мни-* 10—6000 9—3000 15—3000
Диаметр трения, мм 48 120—300 120—350, 40
Погрешность измерения нагрузки, % ±2,5 ±2,5 ±2,5
Максимальный момент трения, Дж 9 330 40
Погрешность измерения момента тре- ния, % ±5 ±5 ±4
Мощность привода, кВт 14 11,8 15
в рабочую камеру /, а после опыта сливается в нижний контей-
нер. Контейнеры, трубки, вентили обогреваются нихромовыми
спиралями и термоизолированы.
Узел трения 4 (рис. 1.44) помещен в герметичный корпус 1
рабочей камеры. Нагрузка передается на левый неподвижный об-
разец левым валом с помощью сильфона через шарик поворотно-
шарикового устройства. Суммарный износ образцов определяется
по перемещению левого вала с помощью индуктивных датчиков-6.
Сильфонно-рычажное устройство 7 служит для передачи поворота
обоймы с левым образцом к сердечнику индуктивных датчиков 8.
Вращающийся вал 10 установлен в двух подшипниках и уплот-
нен с помощью резиновых сальников.
Узел уплотнения и задний подшипник 11
охлаждаются водяной рубашкой 12.
Машина УМТ-1 относится к универ-
сальным и предназначена для испытаний
различных пар трения. При испытании
образцов типа вал — втулка предусмот-
рены испытания как при вращательном,
так и при качательном движении вала.
Дисковая машина трения МДП пред-
назначена для испытаний при больших
моментах трения на малых оборотах.
Рис. 1.43. Схема установки МФТ-1 для испытаний на износ в жидких металлах:
1 — рабочая камера; 2 — фильтры; 3 — контейнер; 4 — вентиль; 5 — щуп; 6 — ма°
новакуумметр; 7 — сильфонный вентиль; 8 — форвакуумный насос; 9 — реторты; 10 —
баллон с аргоном.
Рис. 1.44. Схема рабочей камеры установки МФТ-1:
1 — корпус рабочей камеры; 2 — нагревающие спирали; 3 — термоизоляция; 4 — узел
трения; 5 — поворотно-шариковое устройство; 6. 8 — индуктивные датчики; 7 — силь-
фонно-рычажиое устройство; 9 — щуп-термопара (уровнемер); 10 — вращающийся
вал; 11 — подшипник; 12 водяная рубашка.
Существуют установки для испытаний при высоких контакт-
ных давлениях или высоких скоростях скольжения, когда износ
происходит в основном в результате межатомных и межмолеку-
лярных взаимодействий трущихся поверхностей [211. Техниче-
ская характеристика одной из таких установок приведена ниже:
Частота вращения контробразца, мни"* Не более 20 000
Диаметр контробразца, мм 100—250
Размеры образца, мм 0 11,3x26
Скорость скольжения, м/с 0,05—150
Нормальное давление на контакте, кПа 100—5000
Установка имеет устройства для изменения объемных темпе-
ратур и создания коррозионной среды или вакуума.
При проведении электрохимических измерений узел трения
помещают в бак 1 с электролитом (рис. 1.45).
Существуют машины, предназначенные специально для иссле-
дования коррозии при трении в жидких и газовых средах.
В машине МТ-1 имитируются условия работы подшипников
скольжения. Схема этой машины показана на рис. 1.46. Пара тре-
ния состоит из принудительно вращаемого диска 1 и испытуемого
диска 2, погруженных в термостатируемую ванну с коррозионной
средой. Одновременно испытывают две пары трения, насаженные
на оба конца нижнего вала. Исследуемый вкладыш крепят в разъ-
емной обойме. Четырехзвенный механизм прижимает трущиеся
пары друг к другу с усилием Р. Возникающая сила трения при-
водит к небольшому повороту подвижной обоймы. Для измерения
силы трения служат весы типа ВНЦ-10. Коэффициент трения
обычно определяют через 1—2 ч после начала испытания при по-
степенном увеличении давления. Износ определяют по потере
массы цапфы и вкладыша.
Испытания иа коррозию в жидких средах при возвратно-вра-
щательном движении образца могут быть проведены на машине
трения МТ-4.
Известны установки, работающие на принципе торцевого
истирания пары образцов цилиндрической формы с осевыми от-
верстиями.
На шпинделе 7 (рис. 1.47) укреплена муфта, между верхней
4 и нижней 6 частями которой проложена резиновая прокладка 9,
компенсирующая перекосы образцов. В оправку муфты поме-
щают нижний образец /, закрепляемый винтом 3. Центральная
часть оправки имеет полость для подачи охлаждающей жидкости.
Верхний образец 2 закрепляется в оправке 12 и поворачивается
под действием силы трения, сжимая пружину, помещенную в ба-
рабан 15. Пружина соединена с валом с помощью канатика и
шкива 14. Давление на образец создается с помощью рычага 19
и противовеса 14. Оправка верхнего образца имеет рубашку для
охлаждающей жидкости. Через отверстие в вале 13 подают смазку
или абразив. Давление на образцы может изменяться от 0,1 до
Рис. 1.45. Схема устройства для электрохимических измерений при испытав
ниях на коррозионный износ:
1 — бак с электролитом; 2 — исследуемый неподвижный образец; 3 — вспомогательный
электрод; 4 — вращающийся образец; 5 — электролитический ключ; 6 — электрод
сравнения; 7 — потенциостат; 8 — самописец.
Рис. 1.46. Схема машины трения МТ-к
/ — вращающийся диск; 2 — испытуемый диск.
Рис. 1.47. Разрез установки для испытаний иа износостойкость:
2 — образцы; 3 — стопорный винт; 46 € — верхняя и нижняя части муфты; 5» 10 —
трубки для отвода смазки и абразива; 7 — шпиндель; 8 — трубка для охлаждающей
воды; 9 — резиновая прокладка; 1! — кольцевой желоб для приема отработанной смазки;
12 — оправка для закрепления образца; 13 — вал; 14 — шкив; 15 — барабан е тарнро-
ванной пружиной; 16 — противовес; 17 — бачок для смазки или абразива; 18 — призма;
/Р — рычаг нагружения.
Рис. 1.48. Схеиы исньтгания на износостойкость на машине Х2-М:
а — по методу Вреэаяня5' 0 — по методу вшпгирышя иуикм!
I — ыстяреющвй диск! й — образец.
15 МПа. Износ образцов определяют по потере их массы в про-
цессе испытания.
В основу конструкции машины Х2-М положен принцип тре-
ния твердого диска об образец испытуемого металла (и диск, и
образец погружены в жидкость). В зависимости от формы образца
испытания могут проводиться при постоянной и изменяющейся
поверхности трения (рис. 1.48). Достоинство схемы а — постоян-
ство давления на образец во время опыта, схемы б — возможность
точного определения износа по объему лунки.
Схема машины Х2-М показана на рис. 1.49. Диск 7 из сверх-
твердого сплава диаметром 50 мм и толщиной 1 мм укреплен на
конце вертикального шпинделя 4. Диск должен быть отполиро-
ван до величины параметра шероховатости Ra не более 0,12 мкм.
Испытуемый образец 8 размером 10X10X30 мм зажимают в го-
ловке рычага (поверхности трения должны быть строго парал-
лельны). Образец подводят к диску и отводят от него рукояткой 2.
Нагрузка на образец создается грузом 16, 17 с помощью троса 9,
а снимается устройством, состоящим из маховичка 14 и тяги 15.
Конец шпинделя с диском и образец помещают в ванну 10. С ва-
лом шпинделя соединен счетчик оборотов 1. К станине присоеди-
нен микроскоп 6 для определения длины лунки.
Особый вид коррозии при трении — фреттинг-коррозия, т. е.
возникновение повреждений на соприкасающихся номинально
неподвижных поверхностях, совершающих небольшие периоди-
ческие относительные смещения. Фреттинг-коррозии подвержены
соприкасающиеся детали аппаратов, испытывающих вибрацию или
переменные нагрузки: болтовые и заклепочные соединения, шпон-
ки, гибкие муфты, подшипники и пр. Соприкасающиеся поверх-
ности при фреттинге никогда не разъединяются, а следовательно,
продукты разрушения не имеют выхода из зоны контакта. Ампли-
туды смещения поверхностей при фреттинге от 25 мкм и ниже.
При исследовании фреттинг-коррозии обычно используют
образцы с плоскими соприкасающимися поверхностями (рис. 1.50),
Рис. 1.49. Схема машины Х-2М:
1 счетчик оборотов; 2 — рукоятка для перемещения образца; 3 '— кронштейн; 4 —
шпиндель; 5 ~~ поворотная рама; 6 — измерительный микроскоп; 7 — Диск; 8 — обра*
зец; 9 трос; 10 — ванна; 11 — электронагреватель; 12 — кронштейн; 13 — чугун-
ная плита; 14 — маховичок; 15 — тяга; 16, 17 — груз; 18 — вертикальная станина;
19 — электродвигатель,,
Рис. 1.50. Аппарат для исследования фреттинга при крутильной вибрации
кольцеобразных обойм:
2 — полоски стали; Зв 50 7, 8 — цилиндры: t — зеркальце.
реже — цилиндрические (рис. 1.51, а) или сферические (рис. 1.51,6)
поверхности в контакте с плоскостью. Для создания вибрации .
используют электромагнитные и пьезоэлектрические методы,
созданы устройства для исследования фреттинга на машинах
для усталостных испытаний.
На рис. 1.50 изображена схема аппарата для исследования
фреттинга по методу крутильных колебаний кольцевых обойм,
контактирующих по плоским торцевым граням [81]. Обоймы
прижимаются друг к другу калиброванной пружиной. Каждая
обойма прикреплена к жесткому рычагу, центральный рычаг при-
креплен к вибрирующей арматуре усталостной машины, а два
других рычага закреплены неподвижно. Имеется устройство для
обнаружения начала проскальзывания соприкасающихся обойм.
Две полоски из пружинной стали 1 и 2 впаяны в неглубокие пазы
на соприкасающихся гранях обойм. Одна полоска несет цилиндр
4, другая — цилиндры 3 и 5. Два вертикальных цилиндра 7 и 8
зажимаются между ними. На цилиндре 7 закреплено зеркальце 6.
Рис. 1.51. Образцы для исследования фреттинга:
в "° Ирм контакте цюмидра е п^оекостью; б — прм коитакте шарикал эакреплемного
в s ижяйеёяьаз.,
Когда происходит проскальзывание, стальные полоски движутся
друг относительно друга, заставляя цилиндр 7 катиться, а зеркало
поворачиваться, что легко фиксируется оптической системой.
Таким образом могут быть измерены смещения до 25 нм.
1.8. ЭРОЗИЯ
Эрозия — это износ материала под действием потоков корро-
зионной среды, часто содержащей инородные включения. В га-
зовых потоках включения могут быть твердыми или капельно-
жидкими, в жидких — твердыми или газообразными. Эрозион-
ной коррозии подвержен материал трубопроводов (особенно
в изгибах), насосов, мешалок, теплообменников, сопел, насадок,
вытяжных устройств и т. д.
В основу конструкции приборов для испытаний на стойкость
к газовой эрозии положен принцип сосредоточенного дей-
ствия газовой струи на поверхность испытуемого образца. Уста-
новки для лабораторных испытаний имитируют различные усло-
вия эксплуатации оборудования. Большое распространение по-
лучили лабораторные бомбы различной конструкции, в которых
осуществляется сжигание газовых смесей. Использование образ-
цов в виде сопел различной формы и размеров позволяет исследо-
вать характер эрозионного разрушения в зависимости от давле-
ния, скорости и температуры газового потока. Кроме того, иссле-
дуется действие газов на специальные образцы, помещенные
в газовую струю.
На рис. 1.52 и 1.53 приведены схематические изображения
двух видов манометрических бомб. Установка Эванса включает
кроме бомбы баллоны с различными газами и компрессор. Сжатые
газы подают в бомбы, где происходит их сжигание. На установке
можно исследовать эрозионное действие различных веществ
в широком интервале температур и давлений.
Манометрическая бомба, показанная на рис. 1.53, предназна-
чена для исследования эрозионной стойкости при высоких дав-
лениях. Образец 6 с помощью втулки 7 и упорной гайки 5 укреп-
ляют в корпусе бомбы, который служит резервуаром для сжатого
газа. Канал образца запирается устройством 15. Система рыча-
гов 18—21 дает возможность мгновенно выпускать газ. Газ, пред-
варительно сжатый до 30—40 МПа, устремляется по каналу
образца с большой скоростью, вызывая эрозионные разрушения.
Один из усложненных вариантов установки с газовой пуш-
кой (рис. 1.54) предназначен для исследования воздействия на
материал одиночных или групповых ударов абразивных частиц,
падающих под различными углами к изнашиваемой поверхности
[82]. На установке можно измерить скорость движения частиц
до и после удара, определить углы атаки и отскока, время кон-
такта абразивной частицы с изнашиваемой поверхностью. Макси-
Рис. 1.52. Схема манометрической
брмбы Эванса:
1 — корпус; 2 — адаптер пьезометра;
3 — образец; 4 — втулка образца; 5 —
упорная гайка; 6, 8 — Электрод; 7 —
запальная втулка.
Рис. 1.53. Схема манометрической бомбы высокого давления:
1 —* соединительная планка; 2 — крепящая гайка; 3, 17 — вилка; 4 — малая упорная
гайка; 5, 10 — упорные гайки; 6 — образец; 7 — втулка образца; 8 — корпус бомбы;
9 — запальная втулка; 11 — газовый штуцер; 12 — медное кольцо; 13 — свинцовое
кольцо; 14 — кольцо из железа Армко; 15 — запирающее устройство; 16 — фиксатор;
18—2! — система рычагов.
Рис. 1.54. Схема установки для исследования параметров взаимодействия
поверхности материала с абразивными частицами:
1 — баллон со сжатым газом; 2 — редуктор; 3 — промежуточный баллон; 4 -- мано-
метр; 5 — электромагнитный клапан; 6 — загрузочное устройство; 7 — трубка; в, 10 —
экран; 9, 11 — образец; 12 — фотодиод; 13 — устройство для крепления образца; 14,
15 — частотомер-хронометр.
Рис. 1.55. Схема установки для исследования эрозионного действия топочных
газов:
1 — образец: 3 — форсунка: 3 — бункер.
мальная скорость частиц до 300 м/с, исследуемый диаметр частиц
5- 10"в—5-10~8 м, диапазон углов атаки — от 0 до 90е, скоро-
стрельность — до 30 выстрелов в минуту, время эксперимента —-
около 300 с. Датчики позволяют фиксировать импульсное усилие
до 1200 Н при времени контакта от единиц до десятков микро-
секунд.
Абразивные частицы через загрузочное устройство 6 поме-
щают в ствол 7. Сжатый газ из баллона 1 подают в промежуточ-
ный баллон 3 с манометром 4. При открытии электромагнитного
клапана 5 (время срабатывания 0,016 с) частицы выстреливаются
в образец 11. При пересечении частицами пучка света от фото-
диода 12 (тип ФД-2) на устройство 13 поступает сигнал для пуска
частотомера-хронометра 14 (тигЦф 5080). Когда частица ударяет
по образцу, от сопряженного с ним пьезодатчика (тип ЦТС-19)
на тот же хронометр поступает сигнал. По расстоянию между экра-
ном 10 и фотодиодом 12 и времени пролета частицы определяется
ее скорость. Импульс от пьезодатчика образца 11 одновременно
подается на частотомер-хронометр 15. При ударе частицы по
образцу 9 на хронометр 15 снова подается сигнал. По расстоянию
между экранами 8 и 10 и времени между импульсами определяют
скорость отскока. При измерении силы удара используют датчики
типа ЦТС-19, соединенные через усилитель с осциллографом
С8-9А. Результаты исследований могут быть полезны при конст-
руировании новых аппаратов, выборе режима работы, испыта-
ниях новых конструкционных материалов.
На рис. 1.55 приведена установка для исследования эрозии,
имитирующая работу топки. Топочные газы содержат значитель-
ные количества абразивных частиц, сернистый газ и кислород
при высоких температурах, что создает условия для процесса
абразивно-коррозионного разрушения металла. Установка пред-
ставляет собой камеру, выложенную огнеупорным кирпичом.
В центральную часть ее помещают охлаждаемую водой кассету
с образцом. В камере имеется форсунка 2, представляющая собой
комбинацию пескоструйной и нефтяной форсунок. В насадочное
сопло подают абразив (кварцевый песок) из бункера 3. Поток
пламени, раскаленных газов и абразива направляется на обра-
зец. Газы уходят через дымоход, а абразив ссыпается на конусо-
образное дно и удаляется. К форсунке подают сжатый воздух
давлением 0,10—0,15 МПа и соляровое масло. Износ определяют
взвешиванием образца и снятием профилограмм до и после испы-
таний.
Кавитационная эрозия наблюдается при эксплуа-
тации гидротурбин, гребных винтов, насосов, клапанов, запорных
устройств в трубопроводах и другого гидравлического оборудо-
вания. Она обусловлена нестационарностью потока жидкости,
обтекающей твердое тело, и вследствие этого — кавитацией, т. е.
образованием и исчезновением (схлопыванием) пузырьков в жидко-
сти. Схлопывание пузырьков сопровождается местным гидрав-
лическим ударом, который является непосредственной причиной
эрозии. Возникновение пузырьков происходит в области низкого
давления, а схлопывание — в области высокого давления, таким
образом, область кавитационного разрушения часто бывает уда-
лена от зоны возникновения пузырьков.
Кавитационное разрушение обусловлено главным образом
выкрашиванием мелких частиц. Предшествующей фазой является
прогрессирующее разрыхление материала, приводящее к образо-
ванию многочисленных микротрещин. При известных условиях
скорость кавитационного разрушения может в тысячи и даже
сотни тысяч раз превосходить скорость коррозионного разру-
шения в той же среде.
При лабораторных испытаниях широко используют три вида
устройств для создания кавитации: с вращающимся диском, гид-
родинамические трубы и магнитострикционный или пьезоэлек-
трический вибратор.
Схема струеударной установки с вращающимся диском при-
ведена на рис. 1.56. Основные параметры, определяющие интен-
сивность разрушения материала и стабильность результатов ис-
пытаний на таких установках, — скорость соударения образцов
со струей воды, диаметр отверстия сопла, расстояние между
соплом и осью образца и степень восстановления струи. При го-
ризонтальном расположении сопла восстановление струи проис-
ходит неравномерно, вертикальное положение сопла позволяет
получать более стабильные результаты.
Существует множество конструкций гидродинамических труб
[83]. В каждой из них жидкость протекает через сужение, в ко-
тором увеличивается скорость и соответственно уменьшается
давление, что приводит к образованию ядер кавитации. На
рис. 1.57, а дан типичный вариант гидравлической трубы — те-
чение жидкости параллельно поверхности образца, и основным
механизмом эрозии является струйное воздействие пузырьков,
схлопывающихся вблизи поверхности образца. В устройстве,
изображенном на рис. 1.57, б, выступами а и b создается турбу-
лентность потока и происходит образование двух скоплений
пузырьков, сталкивающихся с образцом под углом 30°.
К достоинствам гидродинамических труб относятся возмож-
ность простой регулировки скорости и давления жидкости, воз-
можность влияния на интенсивность кавитации изменением вели-
чины сужения и положения образца относительно потока. Недо-
статки — необходимость использования больших объемов жидко-
сти, энергоемкость и громоздкость установок.
Магнитострикционные установки, в отличие от гидродинами-
ческих, просты, сравнительно недороги и компактны. Высокая
интенсивность кавитации сокращает время испытаний.
Схема магнитострикционного вибратора показана на
рис. 1.58, а. Магнитостриктором может служить никелевая трубка,
помещенная в переменное магнитное поле. Чтобы увеличить амп-
Рис. 1.66. Схема струеударной установки:
1 — водопапераыЭ бак; 2 — диск: 3 ~ сопла;
4 — образцы; S — редуктор; S — электродрмга.
тель.
а
Образец
Рис. 1.57. Схемы гидродинамических труб:
а — труба переменного сечения; кавитационные пузырьки образуются в сужении; б —
сужемне 2 образовано выступами А и Б; 1 и 3 •« зоны интенсивной кавитации; 4 — об-
разец.
Рис. 1.58. Схемы вибраторов:
а — магнитострикционного: 1 — источник энергии; 2 — магнитострикционный внбра»
тор; 3 ~ наконечник для усиления амплитуды колебания; 4 — образец.
б — пьезоэлектрического; 1 — стакан из пирекса; 2 — кольцевой преобразователь нз
BaTiO3; 3 — прокладка нз резины с закрытыми порами; 4 — нержавеющая сталь; 5
образец.
Рис. 1.59. Схема установки для испытаний на гидроабразивную эрозию:
/ — бункер для пульпы; 2 — корпус ротора; 3 — сливной патрубок; 4 — образцы;
б — электродвигатель; 6 — трубки; 7 — приемник ротора; 8 — вал ротора; 9 — напор-
ный бачок; 10 — контактный термометр; 11 — трубопровод; 12 — сливная труба; 13 —
холодильник; 14 — электромагнитный вентиль; 15 — вентиль; 16 — насос; 17 — бак
с фильтрующими перегородками.
Рис. 1.60. Схема установки для испытаний на абразивный износ:
/ — бункер с абразивом; 2 — ыишг, 3 — кассета с образцами; 4 — поворотный стол;
5 — Сборник абразива.
литуду колебаний, на переменное магнитное поле налагают по-
стоянное или надевают на магнитострикционный преобразова-
тель специальный металлический наконечник. Величина ампли-
туды колебаний лежит в пределах 20—100 мкм. Во время хода
вверх под нижней частью наконечника, погруженного в рабочую
жидкость, создается область низкого давления, при этом под
наконечником образуется скопление пузырьков, во время хода
вниз давление возрастает и пузырьки схлопываются. Частота
колебаний вибратора — несколько килогерц. Образец можно
прикреплять к нижней части наконечника или располагать не-
подвижно под ним.
На рис. 1.58, б показан вибратор, в котором скопление ка-
витационных пузырьков у поверхности образца создается с по-
мощью кольца и пьезоэлектрического материала, прикреплен-
ного к стенке стакана.
Результаты испытаний оценивают гравиметрическим, рент-
генографическим, металлографическим методами.
При испытаниях на стойкость к гидроабразивной
эрозии используют принцип струеударных установок, заменяя
жидкость соответствующей пульпой. Схема установки показана
на рис. 1.59. Воду с примесью абразива подают песковым насо-
сом 16 в приемник ротора 7, состоящий из нескольких трубок 6.
При вращении ротора под действием центробежных сил поток
пульпы развивает большую скорость. Испытуемые образцы 4
представляют собой пластинки размером 60x30x6' мм. Одновре-
менно можно испытывать 32 образца. Установлено, что интенсив-
ность эрозионного износа пропорциональна скорости потока и
концентрации абразива в потоке. Коэффициент износостойкости
выражается отношением потерь массы эталонных образцов и
образцов из исследуемых материалов.
На рис. 1.60 приведена схема установки для испытаний на
абразивный износ. Установка состоит из бункера 1 с ис-
тирающим материалом (песок, тальк, корунд, наждак), сопла 2
с цементированным наконечником и поворотного стола 4, в кото-
ром укреплена кассета 3 с образцами. Струя газа увлекает аб-
разив и омывает образцы. Абразив ссыпается через перфориро-
ванное дно камеры в сборник 5. Устройство стола позволяет из-
менять направление струи и расстояние от образцов до среза
сопла, регулировать скорость частиц и их содержание в газе.
Стойкость материалов к абразивной эрозии оценивают не-
сколькими способами. Для твердых металлов удобен способ
сравнительного определения потерь массы, для вязких — глу-
бины эрозии. Стойкость покрытий определяют по времени исти-
рания единицы толщины покрытия.
1.9. КОРРОЗИЯ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
И ДАВЛЕНИЯХ [4]
Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих методи-
ческие особенности, характерные для изучения высокотемпера-
турной коррозии в агрессивных средах.
Обычно испытания проводят в специальных герметичных ка-
мерах. Образцы в виде пластинок помещают в камеру на подвес-
ках; камеру вакуумируют, затем нагревают. Через нагретую ка-
меру пропускают агрессивный газ. После испытания образцы очи-
щают от продуктов коррозии и взвешивают.
При повышенных температурах и давлениях применяют также
метод испытания материалов в запаянных стеклянных трубках,
помещенных в автоклав. Давление в них создается в результате
испарения раствора и выделения газообразных продуктов корро-
зии.
Ниже приведено описание установки для изучения кинети-
ки окисления металлов в агрессивных средах (рис. 1.61).
Образец 16 помещают в перфорированный тигель из корро-
зионно-стойкого материала, предварительно выдержанный в испы-
туемой среде до постоянной массы. Тигель с образцом помещают
в камеру 15 и на тонкой нити из стойкого металла крепят к кла-
пану 12 из фторопласта-4, который в перерывах между взвеши-
ваниями закрывает камеру, предотвращая попадание газа в ат-
мосферу. Клапан на металлической нити крепят к одному из
плеч коромысла аналитических весов 11, помещенных в специ-
Рис. 1.61. Схема установки для изучения кинетики окисления металлов в агрес-
сивных средах при высокой температуре:
/ — ротаметр; 2—7, 10 — вентили; 8 — манометр; 9 — поглотитель; // — весы; 12 —
герметизирующий клапан; 13 — герметизирующий механизм; 14 — координатный ме-
ханизм; 15 — камера; 16 — образец.
альный газонепроницаемый шкаф. Систему вакуумируют через
вентиль 5, затем повышают температуру в камере до заданной.
Газ поступает в камеру 15 и далее через химический поглотитель
в дренажное устройство. Через определенные промежутки времени
клапан открывают, быстро взвешивают образец и снова закрывают.
Для определения коррозионной стойкости металлов в агрес-
сивных газах при высоких температурах и давлениях могут быть
использованы установки, типичный при-
мер которых дан на рис. 1.62. Установку
монтируют в изолированном железобетон-
ном боксе. В автоклав 9, присоединенный
к системе подачи газа и рассчитанный на
рабочее давление 30 МПа и температуру
600 °C, на подвесках помещают образцы 1.
Во время испытаний давление в автоклаве
контролируют манометром 5. После испы-
таний газ выпускают в дренажное устрой-
Рис. 1.62. Схема установки для определения кор-
розионной стойкости при высоких температурах и
давлениях:
1 — образец; 2.5 — нанометр; 3, 4, б, 7, 8 — снльфон
ный вентиль; 9 — автоклав; 10 — карман для термопары!
Н — «лектронвгреватель.
ство, автоклав вакуумируют до остаточного давления (0,5—1,0) х
X 10~3 МПа, охлаждают до комнатной температуры, продувают
азотом, затем вскрывают. Чтобы устранить колебания темпера-
туры во время опыта, стабилизируют напряжение, подаваемое
на электронагреватель И.
Если в качестве агрессивной среды применяют пары какой-
либо жидкости, перегретые выше равновесного давления или кри-
тической температуры, используют установки, основными узлами
которых являются испаритель и пароперегреватель. Жидкость
в испарителе нагревают до такой температуры, чтобы давление ее
паров достигало величины, требуемой при испытаниях. Пары
под этим давлением заполняют паро-
перегреватель, где принимают нуж-
ную температуру. Испытуемые образ-
цы помещают в пароперегреватель.
В качестве примера рассмотрим
две основанные на этом принципе
установки.
Первая установка (рис. 1.63) име-
ет небольшой объем рабочего про-
странства, но позволяет производить
испытания практически неограничен-
ной длительности. Испарителем слу-
жит нижняя часть трубы из стали
Х18Н9Т (внутренний диаметр 32 мм,
высота 1200 мм, толщина стенки
6,5 мм). В испаритель заливают
200—300 мл испытуемой жидкости.
Требуемая температура в нижней
части трубы создается электронагре-
вателем. Образцы помещают в верх-
нюю часть трубы, выполняющую
роль пароперегревателя и обогре-
ваемую самостоятельно. Аппарат
герметизируют сваркой. При нали-
чии паров рабочей жидкости сварка
недопустима и жидкость заморажи-
вают. По окончании испытаний ап-
парат разрезают и извлекают образ-
цы. Установка рассчитана на рабочее
давление 5 МПа при температуре в
верхней части 500 °C.
Вторая установка (рис. 1.64)
предназначена для испытаний при
Рис. 1.63. Сосуд для длительных коррозион-
ных испытаний в перегретых парах агрес-
сивных жидкостей:
/ — испытательный сосуд; 2 — стержень для
крепления образцов.
Рис. 1.64. Схема установки для коррозион-
ных испытаний в парах агрессивных жид-
костей:
1 — баллон; 2 — автоклав; 3 — испытательная
камера; 4 —8 — вентиль; 9 — термопара.
В канализацию
, на которые подвеши-
давлении 5 МПа и температуре до
700 °C, объем рабочей камеры состав-
ляет 3 л. Все аппараты и коммуника-
ции выполнены из стали Х18Н9Т,
материал прокладок определяется
свойствами изучаемой среды. Авток-
лав 2 является испарителем, а ем-
кость 3 — испытательной камерой.
К крышке камеры приварены крю
вают держатели с образцами. Перед началом испытаний ка-
меру продувают азотом, вакуумируют, затем 2—3 раза промывают
парами испытуемой жидкости, поступающими из испарителя.
После этого в камере создают требуемое давление. Установка
снабжена системой нейтрализации и дренажа жидких и газооб-
разных сбросов. Управление дистанционное.
При исследовании материалов в напряженном состоянии ис-
пользуют обычные для такого рода испытаний машины и уста-
новки, частично реконструированные или снабженные специаль-
ными приспособлениями с целью создания повышенных давлений
и температур. Например, машины типа МП-4Г, применяющиеся
для .определения длительной прочности и ползучести, после не-
большой реконструкции используют для получения тех же харак-
теристик при высоких температурах (до 1000 °C) в вакууме или
исследуемом газе. Схема такой установки показана на рис. 1.65.
Образец б помещают в камеру из жаростойкой стали 7. Камера
установлена в электропечи 9. Образец с помощью захватов 5
крепят к тягам 1 и 8, охлаждаемым водой через штуцеры 2. Гер-
метичность камеры создается сильфонами 4, 10 и уплотнениями
из вакуумной резины. Подачу газа в камеру и вакуумирование
осуществляют через штуцер 12. После испытаний сильфон 10
отсоединяют от камеры, а камеру вместе с печью поднимают
вверх, открывая доступ к образцу.
'В некоторых случаях изменяют также и конструкцию образца.
Так, испытания на длительную прочность проводят на образцах
в виде трубки, заполненной коррозионной средой и заваренной
с обоих концов. При нагревании в трубке создается повышенное
давление. Например, если исследуются водные растворы и степень
заполнения полости равна 2/3, то при 330 °C в трубке создается
давление 13 МПа.
Особую группу составляют динамические испытания, целью
которых является изучение влияния скорости газового или жидко-
стного потока на коррозию при высоких температурах и давле-
ниях. В этих условиях иногда наблюдается не только коррозия,
[
Рнс. !.65. Схема установки для коррозионно-механических испытаний В агрес-
сивных газах при повышенных температурах и давлениях:
1, в — тяги; 2 — штуцеры для охлаждающей воды; 3, 11 — вакуумные уплотнения;
4, 10 •— енльфоны; 5 — захваты; 6 — образец; 7 — камера; S — электропечь; 12 —
штуцер для отсоса воздуха; 13 — ввод для термопары.
но и эрозия материала. Во всех случаях, когда требуется прове-
дение длительных динамических испытаний, приходится созда-
вать сравнительно сложные установки. Они включают помимо
испытательного участка (камера или трубка с образцами, капил-
ляры, шайбы, форсунки и т. д.) насос, теплообменную и нагре-
вательную аппаратуру, холодильники, конденсаторы, приборы
для измерения расхода, емкости, систему заполнения, дренажную
и нейтрализационную системы, систему сдувок, комплекс конт-
рольно-измерительных приборов, средства автоматики, арматуру
и т. д. Схема, аппаратурное оформление и конструктивные осо-
бенности таких установок определяются свойствами агрессивной
среды и параметрами испытаний. Практически в каждом отдель-
ном случае приходится проектировать новую установку.
1.10. КОРРОЗИЯ В РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛАХ
Коррозионное воздействие расплавленных металлов на метал-у
лические аппараты и трубопроводы может быть обусловлено раз-
личными процессами — растворением твердого металла в жидком,
межкристаллитным проникновением жидкого металла в твердый,
политермическим и изотермическим переносом массы, адгезион-
ным взаимодействием контактирующих в расплаве поверхностей
184].
В расплавленных металлах, как и в растворах, коррозия в не-
подвижной и движущейся жидкости, без нагрузки и в напряжен-
ном состоянии имеет различный характер и протекает с различ-
ной скоростью. Наиболее простыми являются испытания в ста-
тических изотермических условиях. Для определения общей
коррозии образцы погружают в обогреваемый сосуд из инертного
материала, заполненный расплавленным металлом, или изготав-
ливают из исследуемого материала тигли и чашки, отжигают их
для устранения остаточных напряжений и наполняют расплавом;
используют также герметичные ампулы, изготовленные из того
же материала, что и образец. Таким образом исключается воз-
можность изотермического переноса массы в расплавленном ме-
талле. Заполнение ампул легкоокисляющимися щелочными ме-
таллами проводят на специальных установках в атмосфере инерт-
ного газа. Схема одной из таких установок показана на рис. 1.66.
Металлическую ампулу 1 устанавливают на поворотном столе
10, а крышку ее помещают на дно барокамеры 13. Дамеру запол-
няют аргоном, вакуумируют, затем снова заполняют аргоном.
Рис, 1.66. Схема установки для подготовки ампульных испытаний:
/ — металлическая ампула; 2 — смотровое окно; 3 — запорный сильфонный вентиль;
4 — пористый фильтр; 5 — загрузочный бак; 6, 7 — рукоятки; 8 — электрод; 9 — люк
для резиновых перчаток; 10 — поворотный стол; 11 — плавильный поддон; 12 — элек-
тронагреватель; 13 — барокамера; 14 — щит; 16 — нагрузочное окно; 16 — термопара.
Такую промывку повторяют 3—5 раз, после чего заполняют ка-
меру аргоном и доводят давление в ней до атмосферного. Металл
в загрузочном баке 5 разогревают, так чтобы его температура
была на 5—10 °C выше температуры плавления. Под давлением
аргона расплавленный металл проходит сквозь пористый сталь-
ной фильтр 4 и по каплям стекает в ампулы. Поддон // служит
для дополнительной очистки атмосферы камеры расплавленным
металлом. За заполнением ампулы наблюдают в смотровое окно 2.
Очередную ампулу под сливной патрубок подводят поворотом
рукоятки 6. Ампулы закрывают крышками через люки 9, в кото-
рые вмонтированы резиновые перчатки. Затем камеру вакууми-
руют и заваривают ампулы вольфрамовым электродом 8, вращая
рукоятку 7. После остывания ампулы извлекают через загрузоч-
ное окно 15. Системы электропитания и регулировки выведены
на щит 14. Ампулы помещают в печь, где выдерживают опреде-
ленное время при заданной температуре. После испытаний их
разрезают, образцы промывают, сушат и взвешивают, предва-
рительно сняв продукты коррозии. Исследуют также изменение
механических свойств и микроструктуры металла.
Конструкционные материалы, стойкие в этих условиях, могут
корродировать в условиях температурных перепадов: раство-
ряться в горячей зоне и осаждаться в более холодной, поэтому
результаты статических изотермических испытаний следует до-
полнять испытаниями в условиях температурных перепадов.
Приведем пример простого метода подобных испытаний.
Ампулу высотой 280 мм, диаметром 65 мм, внутри которой
находится вторая ампула с металлом и испытуемыми образцами,
помещают в вертикальную печь таким образом, чтобы примерно
1/3 ее находилась над поверхностью печи. Отверстие печи закры-
вают толстым слоем листового асбеста. При таком расположении
ампулы перепад температуры по ее высоте составляет 140—
160 °C.
Конструкция ампул показана на рис. 1.67. В нижней части
наружной ампулы, на высоте примерно 3 см от дна, помещают
термопару. Вторая термопара находится в верхней части внут-
ренней ампулы. Во внутреннюю ампулу на проволоке подвеши-
вают три пластинчатых образца — в нижнюю, среднюю и верхнюю
ее части. Внутренняя ампула изготовлена из того же материала,
что и образцы. Наружная ампула может быть изготовлена из
стали Х18Н10Т. В верхнюю часть внутренней ампулы помещают
кристаллизатор (рис. 1.67, в). Вещества, растворившиеся в го-
рячей зоне, осаждаются на ребрах кристаллизатора, стенках
ампулы в холодной зоне и верхнем образце.
Установка для изучения переноса углерода жидкими щелоч-
ными металлами описана в [84].
Для исследования коррозионной стойкости материалов в дви-
жущемся расплаве используют установки карусельного типа,
качающиеся камеры и различного вида конвекционные контуры.
Рис. 1.68. Схема петли с конвективным движением расплавленного металла:
1 — «горячий» участок; 2 —- образцы; 3 — «холодный» участок; 4 — фильтр; 5 — рас-
плавленный металл.
Рнс. 1.69. Схема контура для исследования коррозии в потоке расплавленного
металла:
/ — вентиль; 2 — насос; 3 — нагреватель; 4 — уровнемеры; Б — камера с образцами;
6 — «горячая» ловушиа; 7 — расходомеры; 8 — теплообменник; 9 — «холодная» ловушка;
10 охладитель; 11 — фильтр; 13 — бак.
На рис. 1.68 дано схематическое изображение одного из таких
контуров.
Наибольшее приближение к рабочим условиям достигается
на установках с принудительной циркуляцией — на них можно
в широких пределах варьировать скорость движения расплава.
Схема такой установки показана на рис. 1.69.
Процессы контактной коррозии в расплавах приводят к на-
рушению герметичности жестких стыков, запорной и регулирую-
щей арматуры, изменяют структуру приповерхностных слоев
контактирующей пары. Для исследования контактной коррозии
в расплавах использована установка МПЗ-В, предназначенная
для испытаний на длительную прочность [85]. Образец укрепляют
в захватах машины МПЗ-В, поместив его в специальную ампулу
(рис. 1.70, а). На шток 6 насаживают три пары кольцевых образ-
цов 7, которые упираются в сферическую поверхность гайки 8.
Рис. 1.70. Установка для испытаний на длительную прочность:
а — схема установки для испытаний в расплавах: Z — рычажная система; 2 — силь-
фон; 3 — ампула; 4 — втулка; 5 — вакуумирующая система; 6 — шток. 7 — образцы,
б — с^ма"’ампулыГдля контрольных испытаний в вакууме.: /,3 —шток; 2 — приспособ-
ление для передачи нагрузки на образцы; 3.4 - образцы; 5. 6 - сферическая опора;
7 — шарнир.
Сжимающая нагрузка воспринимается втулкой 4 и передается на
толстостенный корпус ампулы 3. В бобышку нижней части кор-
пуса ввинчена промежуточная тяга 9, которая сочленяется с ниж-
ним захватом тяги установки. В верхней части ампула гермети-
зируется сильфоном. Для испытаний при температурах до 700 °C
детали ампулы и сильфон изготавливали из стали 12Х18Н10Т,
для работы с тугоплавкими сплавами использовали ниобиевый
сплав, а сильфон выносили в зону низких температур. Запол-
няли и герметизировали ампулу в специальной барокамере. Затем
ампулу устанавливали в камере 10, соединенной с вакуумирую-
щей системой, и нагружали от рычажной системы 1 установки
МПЗ-В. На рис. 1.70, б показана схема ампулы для контрольных
испытаний образцов в вакууме. Три пары образцов 3 и 4 уста-
навливают на штоке 1. В нижней части корпуса приспособления
2 имеется кольцевой шарнир 7. Штоки 1 и 8 соединяются с тягами
установки МПЗ-В в вакуумной камере. После выдержки под на-
грузкой контактирующие образцы разделяли на разрывной ма-
шине. Таким образом определяли степень адгезионного взаимо-
действия. Изучали также изменения микрорельефа контакти-
рующих поверхностей.
Исследования длительной прочности в расплавах проводят на
обычных для такого рода испытаний установках, внося в них
незначительные изменения, например, заключая коррозионную
среду в герметичный трубчатый образец.
Установка для динамических испытаний материалов на эро-
зионную стойкость в потоке расплавленных щелочных металлов
описана в работе [86].
Скорость и характер коррозии в металлических расплавах
оценивают по изменению массы образцов, результатам исследо-
вания структуры металла, изменению механических свойств,
данным спектрального и химического анализов.
1.11. ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТМАСС
Пластмассы характеризуются сравнительно высокой хими-
ческой стойкостью и широко используются как конструкционные
материалы в различных агрессивных средах. Однако их механи-
ческие свойства: предел прочности, долговечность, пластичность,
ползучесть — могут в значительной степени изменяться под
влиянием среды. Кроме того, все полимерные материалы под-
вержены старению, вызванному деструкцией полимера, испаре-
нием пластификатора или другими процессами, приводящими
к разрушению химических и физических связей в полимере. Воз-
действие химических веществ, тепла, влажности и механических
напряжений усиливает процесс старения. Большинство пласт-
масс в большей или меньшей степени набухают в различных
жидкостях. Набухание сопровождается изменением объема, меха-
нических, электрических, оптических свойств.
Изучив изменение всех указанных свойств под действием
агрессивной среды, можно получить суммарную оценку корро-
зионной (химической) стойкости пластмасс.
Химическую стойкость пластмасс в соответствии
с ГОСТ 12020—72 оценивают по изменению массы, линейных
размеров и механических свойств образцов после выдержки в ус-
ловиях близких к эксплуатационным. Рекомендуется выбрать
один или два таких показателя, по изменению которых опреде-
ляют возможность дальнейшего применения пластмассы в кон-
кретных условиях.
Для испытаний используют образцы в форме диска или квад-
рата; диаметр диска и сторона квадрата 50, толщина 3 мм. Торцы
слоистых материалов защищают связующим того же состава, что
и связующее образца. При испытаниях труб диаметром менее
50 мм используют в качестве образцов куски трубы длиной 50 мм;
для труб диаметром 50 мм и более вырезают образец шириной и
длиной 50 мм. Прутки диаметром больше 50 мм обрабатывают
до размера 50 мм в любом направлении.
Перед испытаниями образцы кондиционируют по
ГОСТ 12423—66 в течение 88 ч (температура 23 ± 2 °C, относи-
тельная влажность 50 ± 5%, в темноте).
Образцы помещают в сосуд с коррозионной средой, так чтобы
они не соприкасались друг с другом и стенками сосуда. Объем
раствора выбирают в расчете 8 мл на каждый квадратный санти-
метр полной поверхности образца. Для растворяющихся пласт-
масс и содержащих экстрагируемые вещества объем среды уве-
личивают до 20 мл/см2.
При проведении сравнительных испытаний пластмасс срок
испытания 7 сут. Максимальная продолжительность испытаний
не должна превышать 78 недель. При определении изменения
массы или линейных размеров продолжительность испытания оп-
ределяется состоянием образцов. Промежуточные измерения массы
проводят через 12, 24, 36, 48, 72, 96 и 120 ч.
После окончания испытания образцы ополаскивают неагрес-
сивной жидкостью, вытирают, взвешивают и измеряют.
Для определения количества экстрагируемых веществ образцы
сушат до постоянной массы, кондиционируют, как указано выше,
и взвешивают. Изменение массы и размеров вычисляют в про-
центах.
Коэффициент сорбции вычисляют по формуле:
S = (Mt —
где Mi — масса образца, г; Vi — объем образца, см3, при установившемся сорб-
ционном равновесии; М—масса образца до первого погружения, г.
Коэффициент диффузии D, см2/с:
D = 0,0494 (То/62)’1,
где т0 — время (в секундах), за которое произошло увеличение массы образца
до Л4</2; о — толщина образца, см.
Коэффициент проницаемости химического реагента через об-
разцы пластмасс Р, г-см/(с*см2):
P = D-s,
где D — коэффициент диффузии; S — коэффициент сорбции.
Водопоглощение пластмасс определяют по
ГОСТ 4650—80. Образцы для испытаний должны быть тщательно
обработаны, не иметь повреждений, торцевую часть слоистых
материалов следует защищать связующим, используемым при
изготовлении данного слоистого материала. Применяют такие же
образцы, как и при испытаниях на химическую стойкость. Перед
испытанием их сушат при 50 ± 2 °C в вакуумном сушильном
шкафу в течение 24 ч, затем охлаждают в эксикаторе над оксидом
фосфора (V) и взвешивают. При испытании на 1 см2 поверхности
образца берут не менее 8 мл воды. Образцы не должны соприка-
саться друг с другом и со стенками сосуда и должны быть пол-
ностью покрыты водой. При комнатной температуре жидкость
следует перемешивать вращением сосуда не реже одного раза
в сутки.
По методу А взвешивают образцы через 24 ч, предварительно
вытерев фильтровальной бумагой, не более чем через 1 мин после
извлечения. Для пластмасс, содержащих растворимые в воде
вещества, образцы после испытания выдерживают в сушиль-
ном шкафу в течение 24 ч при 50 ± 2 °C, охлаждают в эксикаторе
и взвешивают (метод В). При определении водопоглощения в ки-
пящей воде (метод С) образцы погружают в кипящую воду и вы-
держивают в ней 30 ± 1 мин. Затем их извлекают, охлаждают
в дистиллированной воде до комнатной температуры в течение
15 ± 1 мин, вытирают и взвешивают. Если пластмассы содержат
растворимые в воде вещества, образцы после испытаний выдер-
живают в сушильном шкафу и охлаждают в эксикаторе (метод D).
По результатам взвешиваний вычисляют массовое содержа-
ние воды, поглощенной образцом при испытаниях, в процентах.
Испытания пластмасс на старение под воздействием ис-
кусственных или естественных климатических факторов осуще-
ствляют по ГОСТ 9.708—83. Форма и размеры образцов должны
соответствовать стандартам на методы механических, электри-
ческих и других испытаний, которым будут подвергнуты пласт-
массы после испытаний на атмосферостойкость.
Испытания проводят на специальных площадках. Образцы
размещают на стендах из коррозионно-стойких материалов с регу-
лируемым углом наклона рамы к горизонту. Угол наклона при-
мерно равен географической широте места расположения испы-
тательной станции. Образцы закрепляют на стендах без подложки.
Начало испытаний — весенний период. Одновременно опреде-
ляют механические свойства образцов из этих же партий и часть
образцов ставят на контрольную выдержку в камеры лаборатор-
ного типа с температурой 23 ± 2 “С и относительной влажностью
50 ± 5%. Промежуточные съемы со стендов производят через
1, 3, 6, 9 и 12 мес, далее — не реже одного раза в год. Перед
проведением механических испытаний образцы промывают водой
и вытирают.
Выбор конкретных свойств, подлежащих контролю, опреде-
ляется видом и назначением пластмассы.
Испытания в искусственных климатических условиях прово-
дят в аппаратах искусственной погоды (АИП), снабженных уст-
ройством для поддержания температуры с точностью ± 2 °C, от-
носительной влажности — с точностью ±5%. Световой поток
с поверхностной плотностью энергии интегрального излучения
1000 Вт/м2 создается ксеноновыми излучателями, при этом плот-
ность потока энергии ультрафиолетового излучения в области
длин волн короче 400 нм должна быть не менее 68 Вт/м2.
Образцы закрепляют в кассетах или держателях, исключаю-
щих возникновение механических напряжений в образце при его
нагреве. Кассеты размещают на барабане, вращающемся вокруг
источника света с частотой не более 6 мин”1. Термометр с черной
панелью устанавливают в держателе для образца так, чтобы
панель была обращена к лампе. Температуру черной панели и
относительную влажность в камере, в зависимости от цели испы-
таний и типа пластмассы, выбирают из следующего ряда: 45, 55,
65 °C; 35, 50, 65, 90%. Испытания проводят непрерывно, осмат-
ривая образцы через 24, 48, 96, 168 ч и далее через интервалы
кратные 168 ч. Общая продолжительность испытаний не менее
500 ч.
Физические и механические свойства пластмасс определяют
не позднее чем через 2—3 мин после высушивания (вытирания)
образцов.
Плотность пластмасс определяют по ГОСТ 15139—69
по одному из пяти методов: измерение размеров и взвешивание,
гидростатическое взвешивание, пикнометрический, флотационный
(изменением плотности рабочей жидкости), метод градиентной
колонки.
Температуру изгиба под нагрузкой оп-
ределяют по ГОСТ 12021—84. Образцы, изготовленные формо-
ванием, имеют длину ПО—120 мм, ширину b = 3,0—4,2 мм и
высоту h — 9,8—15,0 мм. Образцы, изготовленные способом ме-
ханической обработки, имеют ширину 3,0—13,0 мм. Образец по-
мещают горизонтально на две опоры по концам и нагружают
посредине усилием F, которое передается через стержень с нако-
нечником, имеющим радиус закругления 3 мм. Скорость нагрева
образца 120 ± 10 °С/ч. Нагрузку F вычисляют по формуле:
F = 2aWi2/L,
где о — напряжение, величина которого указывается в технической документа-
ции иа материал, МПа; L — расстояние между опорами, мм.
Таблица Lil
Размеры образцов для испытаний
на теплостойкость по Мартенсу, мм
обрезке Длина . Ширине Толщина
1 120*2 15*0,5 10*0,5
2 . 80=4:1 10*0,2 4*0,2
3 50*0,5 6*0,2 4*0,2
Теплостойкость пластмасс определяют методом Мг
тенса (ГОСТ 21341—75) или Вика (ГОСТ 15088—83).
По методу Мартенса определяется температура, при которой
образец, нагреваемый с постоянной скоростью 50 ± 5 °С/ч и
находящийся под действием постоянной изгибающей нагрузки,
деформируется на заданную величину. Образцы, имеющие форму
брусков, закрепляют вертикально в специальном зажимно-нагру-
зочном устройстве и помещают в термошкаф. Груз на рычаге
устанавливают так, чтобы изгибающее напряжение равнялось
5 ± 0,5 МПа. Указатель деформации фиксирует перемещение
конца рычага на 6,0 ±0,1 мм. Образцы должны иметь размеры,
указанные в табл. 1.11. Во время испытаний фиксируют темпе-
ратуру, при которой прогиб образца достигает величины, указан-
ной в табл. 1.12.
По методу Вика (ГОСТ 15088—83) в образец толщиной
3—6,5 мм, нагреваемый с постоянной скоростью 5 + 1 °C за 6 мин,
вдавливают с усилием 9,8 или 49 Н индентор цилиндрической
формы, имеющий отшлифованную нижнюю поверхность пло-
щадью 1 мм2. Схема нагружающего устройства показана на
рис. 1.71.
Температурой размягчения по Вика считается та, при которой
индентор вдавливается в образец на глубину 1 мм. Величина
применяемой нагрузки предусматривается в стандартах или тех-
Таблица 1.12
Критический прогиб образцов при определении температуры
изгиба под нагрузкой по ГОСТ 12021—84
Высота образце, мм Прогиб, мм Высота образца, мм Прогиб, мм
9,8—9.9 0,33 12,4—12,7 0,26
10,0—10,3 0,32 12,8—13,2 0,25
10,4—10,6 0,31 13,3—13,7 0,24
10,7—10,9 0,30 13,8—14,1 0,23
11,0-11,4 0,29 14,2—14,6 0,22
11,5—11,9 0,28 14,7—15,0 0,21
12,0—12,3 0,27
Рис. L7L Прибор для определения температуры раз*
мягчения по методу Вика:
I — образец; 2 — индентор; 3 — стержень; 4 “ груз; S — ука*
затель деформации.
нических условиях на каждую пластмассу. Тем-
пература размягчения по Вика обычно не со-
впадает с верхним пределом рабочих температур
пластмасс. Большинство пластмасс имеет теп-
лостойкость 60—80 °C. Стеклопластики иа
кремнийорганической и фурфуроло-ацетоновой
смолах и фторопласт-4 имеют теплостой-
кость 250—350 °C.
Морозостойкость, или температуру хрупкости, оп-
ределяют по ГОСТ 16783—71 и 16782—83.
Образец в виде полоски длиной 40 ± 1, шириной 6 ± 0,5 и
толщиной 0,5 ± 0,05 мм складывают петлей и закрепляют в за-
жиме. Образец помещают в криокамеру и выдерживают при тем-
пературе близкой к предполагаемой температуре хрупкости 5 мии
в газовой среде и 2 мин в жидкой. Затем его деформируют с по-
мощью пуансона, движущегося со скоростью 0,75 zfc 0,10 или
2,0 ± 0,2 см/с, сплющивая петлю. При каждой температуре
испытывают 10 образцов. Температурой хрупкости называется
га, при которой более чем у 50% образцов невооруженным гла-
зом не обнаруживается трещин.
Для испытаний пластмасс с температурой хрупкости ниже
20 °C пользуются методом, основанным на изгибе консольно
закрепленного образца на угол 90е вокруг оправки заданного
радиуса. Используют образцы в виде полосок 20x2,5x1,6 мм.
Изгиб осуществляют с помощью пуансона. Испытанию подвер-
гают не менее 10 образцов при каждой температуре. Значения тем-
ператур охватывают область, в которой разрушается от 10 до
90% образцов (графический способ обработки результатов) или
от 0 до 100% образцов (аналитический способ обработки резуль-
татов).
При аналитическом способе обработки результатов испытаний
температуру хрупкости вычисляют по формуле:
где t’ — наивысшее значение температуры испытания, при которой разруша-
ются все образцы, “С; А/ — выбранный постоянный интервал для последователь-
ных испытаний, °C; — доля разрушившихся образцов при всех значениях
температур, начиная от температуры, при которой ие разрушился ни один обра-
зец, до температуры Г включительно, %.
При графическом способе обработки результатов по оси ор-
динат откладывают температуру испытаний, а по оси абсцисс —
количество разрушившихся образцов. На полученной прямой
Рнс. 1.72. Приспособление для создания
напряженно-деформированного состояния
пластмасс:
1 — эллипс; 2 — прижимная планка; 3 —
винты; 4 — шкала отсчета (ГОСТ 12020—72).
находят точку, абсцисса которой равна 50%; ее ордината яв-
ляется искомой температурой хрупкости.
Коррозионные испытания образцов пластмасс
внапряженн о-д еформированномсостоянии
проводят с помощью приспособления, имеющего образующую
эллиптической формы, изображенного на рис. 1.72. Приспособ-
ление изготавливают из материала, стойкого к воздействию агрес-
сивной среды, по размерам, указанным в табл. 1.13.
Для испытаний применяют образцы в форме полосок шириной
20 и толщиной 1—2 мм, длина равна длине эллиптической поверх-
ности приспособления. Образец закрепляют на этой поверхности
и погружают в сосуд с коррозионной средой. Одновременно про-
водят испытания контрольных образцов при той же температуре,
но без воздействия агрессивной среды. После испытаний под
микроскопом определяют по шкале отсчета длину участка раст-
рескивания z, см.
Деформацию растрескивания ерастр вычисляют по формуле:
где с — длина большой полуоси эллипса приспособления для
Ь — длина малой полуоси эллипса, см; 6 — толщина образца,
триснтет эллипса равный J/"а2 — Ь2!а\
Таблица 1.13
Размеры полуосей эллипса
приспособления для определения
растрескивания пластмасс при изгибе
в зависимости от модуля упругости
Модуль упругости. МПа Большая полуось а, см Малая полуось Ь, см
<1000—1500 8 4,0
8 2,7
5 1,0
>1000—1500 16 5,5
16 4,0
испытаний, см;
см; у — эксцен-
г — длина участка растрескивания, см.
Условное напряжение рас-
трескивания
°растр — ерастр^изг-
Модуль упругости
при изгибе Е„зг опреде-
ляют по ГОСТ 9550—81.
Важнейшие характеристики
прочности пластмасс получают
при испытаниях на растяжение
(ГОСТ 11262—80).
В ходе этих испытаний опре-
деляют:
прочность при раз-
рыве
°р = Г рМо;
предел текучести при растяжении
~ Ft/Ao',
условный предел текучести
°ту — Рту/Аог
где Др — нагрузка, при которой образец разрушился, Н; FT — растягивающая
нагрузка при достижении предела текучести, Н; Дту -г- растягивающая нагрузка
при достижении условного предела текучести, Н; Ло — начальное поперечное
сечение образца, мм®.
Стандартные размеры образцов приведены в ГОСТ 11262—80.
Образцы должны быть гладкими, без дефектов, сколов, пузырей
и т. д. После изготовления их выдерживают не менее 16 ч при
23 ± 2 °C и относительной влажности 50±5%. Испытания про-
водят на машине, обеспечивающей измерение нагрузки с погреш-
ностью не более 1 % от измеряемой величины и постоянную ско-
рость раздвижения зажимов.
Модуль упругости при растяжении £р
определяют как отношение приращения напряжения к соответ-
ствующему приращению относительного удлинения:
ЕР = (Д2 - Гх) io/Ло (Д/я - Д*х).
где Д8 — нагрузка, соответствующая относительному удлинению 0,3 %, Н;
Дх — нагрузка, соответствующая относительному удлинению 0,1 %, Н; 10 — рас-
четная длина образца, мм; Ло — площадь начального поперечного сечения об-
разца, мм2; Д/г — удлинение, соответствующее нагрузке Д2, мм; Д/х — удлине-
ние, соответствующее нагрузке Fx, мм.
Модуль упругости наиболее жестких пластмасс в 5—10 раз
ниже, чем у металлов.
Для определения модуля упругости при сжа-
тии используют образцы по ГОСТ 4651—78. Их выдерживают
в стандартных условиях не менее 16 ч, затем нагружают до ве-
личины деформации 0,5% при скорости сближения площа-
док машины, обеспечивающей скорость деформации образца
1 ± 0,5%/мин.
Модуль упругости при сжатии, £с (в МПа) вычисляют по
формуле:
Ер = (Fa - Fx) йоМо (ДЛ3 - ДЛХ),
где Fs — нагрузка, соответствующая относительной деформации 0,3 %, Н;
Fx — нагрузка, соответствующая относительной деформации 0,1 %, Н; Ло —
начальная высота образца, мм; Ло — площадь начального поперечного сечения
образца, мм2; ДЛЯ — изменение высоты образца, соответствующее нагрузке F2,
мм; ДЛХ — изменение высоты образца, соответствующее нагрузке Fx, мм.
Твердость пластмасс определяют методом вдавливания
стального шарика в поверхность образца по ГОСТ 4670—77.
Образцы размером 10 X 10 и толщиной не менее 4 или диамет-
ром не менее 10 мм должны быть ровными, гладкими, без вздутий,
трещин или других дефектов. Испытания проводят в точках, от-
стоящих от краев образца и друг от друга не менее чем на 5 мм.
Чтобы исключить влияние шероховатости поверхности при
измерении глубины вдавливания Л, используют способ предва-
рительного нагружения силой F„ равной 9,8 Н для приборов,
в которых глубину вдавливания измеряют от опорного столика,
и 4,9 для приборов, в которых глубину вдавливания измеряют
от поверхности индентора.
Образец помещают на опорную плиту, вводят в соприкосно-
вение с шариком (диаметр 5 ± 0,05 мм) и обеспечивают плавное
приложение предварительной нагрузки 9,8 Н в течение 60 с,
затем устанавливают устройство, отсчитывающее глубину вдав-
ливания, на нулевую отметку и плавно, в течение 2—3 с прикла-
дывают одну из основных нагрузок: 49; 132,4; 358; 961 Н. Через
30 с после приложения основной нагрузки измеряют глубину
вдавливания шарика. Твердость — отношение нагрузки к по-
верхности сферического отпечатка шарика при заданном времени
нагружения.
Твердость НК (в МПа) для глубины начального вдавливания
h0 — 0,25 мм равна
НК = 0,0535А/(А —0,04),
где F — нагрузка, Н; d — диаметр шарика, мм; h — глубина вдавливания
шарика, мм.
Коэффициент учитывает приведение нагрузки к глубине вдав-
ливания Ло.
1.12. ИСПЫТАНИЯ РЕЗИН
Физико-механические и коррозионные свопе та резин обус-
ловлены главным образом свойствами каучука, входящего в их
состав. Однако существенное влияние оказывают также тип и
количество наполнителя и добавок, регулирующих вулканизацию.
Резинам присущи многие специфические свойства, отличаю-
щие их от пластмасс, — способность к большой высокоэласти-
ческой деформации, очень высокий коэффициент Пуассона, склон-
ность к старению, скорость которого сильно зависит от природы
агрессивной среды, и др. Коррозионное поведение резин характе-
ризуют изменением рассмотренных ниже физико-механических
свойств под действием агрессивных сред.
Общие требования к образцам и проведению физико-механи-
ческих испытаний резин определены ГОСТ 269—66.
Толщины образцов выбирают из следующего ряда: 0,5±0,05;
1,0±0,2; 2,0±0,2; 4,0±0,2; 6,0±0,3; 6,3±0,3; 10,0±0,5; 12,5±
±0,5 мм.
Образцы вырубают штанцевым ножом, так чтобы направле-
ние продольной оси совпало с направлением каландрования,
шприцевания или вальцевания. Их подвергают испытанию не ра-
нее чем через 16 ч и не позже чем через 28 сут после вулканиза-
ции. Изделия из резин и образцы, изготовленные из изделий,
Рис. 1.73. Образцы резин (а, б) для испытаний на раздир.
испытывают не позднее чем через 3 мес после вулканизации
Перед испытанием образцы кондиционируют не менее 1 ч при
23 ± 2 °C.
Метод определения сопротивления раздиру по
ГОСТ 262—79 заключается в растяжении с постоянной скоростью
образца с надрезом и измерении максимальной силы, при которой
происходит раздир. Испытывают образцы толщиной 2±0,2 мм.
Форма образцов показана на рис. 1.73. Надрез глубиной 0.5±
±0,08 мм делают в центре вогнутой стороны образца. Образец
закрепляют в захватах машины. Расстояние между захватами для
образцов типа а не менее 70 мм» 6 — не менее 15 мм- Растяжение
проводят со скоростью 500±50 мм/мин. Фиксируют максимальную
силу Р, при которой происходит раздир образца.
Сопротивление раздиру В’.
В = P/S,
где Р — максимальная сила раздира, Н; S — толщина образца, мм.
Для испытаний при повышенной температуре максимальное
время прогрева образца 15 мин.
Метод определения твердости по Шору А (ГОСТ 263—-75)
заключается в измерении сопротивления резины погружению
в нее индентора. Индентор представляет собой иглу и имеет форму
усеченного конуса с диаметром нижнего основания 0,8±0,03 мм
и углом 35±15°.
Толщина образца 6,0±0,3 мм. Шкала единиц твердости от
0 до 100: нуль соответствует максимальному проникновению ин-
дентора (2,5 мм), 100 — нулевому проникновению.
При помощи пружины создают нагрузку на индентор — пред-
варительную 0,55 Н и предельную 8,05 Н. При предварительной
нагрузке стрелка указателя твердости должна находиться на
нуле. Твердость отсчитывают по истечении 3 с момента приложе-
ния нагрузки. Если к этому времени игла продолжает погружать-
ся, измерение проводят через 15 с, отражая это в рабочем журнале.
Для измерений твердости резин по Шору служит прибор 2033 ТИР
121].
Существуют еще два метода определения твердости резин,
обозначаемые ТШ и ТМ, основанные на вдавливании индентора
сферической формы (ГОСТ 20403—75).
Характеристики метода ТШ: диапазон измеряемой твердости
28,5—100; нагрузка: предварительная — 0,29, основная — 5,4,
предельная — 5,7 Н; индентор —• шарик диаметром 2,5±0,01 мм.
Характеристики метода ТМ: диапазон измеряемой твердости
28—100; нагрузка: предварительная — 0,083, основная — 0,145,
предельная — 0.153Н; индентор — шарик диаметром 0,295±
±0,005 мм.
Для измерений используют твердомеры БТШПСП, 2013ТШСП,
2023ТПМ-0.2, микротвердомеры 2034ТМП, ТШМП-1 [21].
Испытания резин на стойкость к старению под
воздействием естественных климатических факторов проводят по
ГОСТ 9.066—76 в условиях близких к эксплуатационным на спе-
циальных климатических станциях (ГОСТ 9.906—83).
Показателями климатического старения могут быть условная
прочность при разрыве, относительное удлинение при разрыве,
твердость по Шору, продолжительность старения до появления
первых трещин, качественная характеристика (появление липко-
сти, изменение внешнего вида) и др. Испытаниям подвергают не-
Деформированные и статически деформированные образцы. Для
испытаний в недеформированном состоянии рекомендуют пластины
150 X 150 мм толщиной 1—2 мм, старение в деформированном
состоянии проводят на образцах в виде полос 120 X 10x2 мм. Де-
формацию создают, закрепляя образцы в струбцинах. Струбцины
должны обеспечивать деформацию 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60,
70 или 80%. Образцы закрепляют в зажимах, так чтобы расстоя-
ние от края зажима до начала рабочего участка было не менее
5 мм. Части образцов, закрепляемые в зажимах, защищают лип-
кой лентой. Струбцины с образцами выдерживают в течение 72 ч
при 23 °C и устанавливают на стендах. Расположение стендов
должно обеспечивать свободное проветривание пространства между
стендами и равномерность освещения образцов.
Периодический осмотр недеформированных образцов прово-
дят не реже одного раза в месяц, деформированных — в первые
7 сут ежедневно, затем 2 раза в неделю в течение первого месяца
и далее еженедельно.
При осмотре недеформированных образцов отмечают качест-
венные изменения: появление пятен, липкость, жесткость, короб-
ление и т. д. При осмотре деформированных образцов оценивают
степень озонного растрескивания в соответствии с табл. 1.14.
Рассмотрим ускоренные методы испытаний на стойкость к тер-
мическому старению в воздухе или кислороде (ГОСТ 9.024—74).
Характерными показателями старения и в этом случае могут
быть прочность при разрыве, относительное удлинение при раз-
рыве, твердость, сопротивление раздиру, сопротивление истира-
нию и др. Форма-и размеры образцов соответствуют стандартам
Т облица 1.14
Оценка озонного растрескивания резни
Длина трещин, мм Условное обозначе- ние дли- ны тре- щин Глубина трещин Условное обозначе- ние глу- бины трещин Число трещин на поверхности рабочего участка образца Условное обозначе- ние числа трещин
До 1 1 Поверхностные трещины А 1—9 а
От 1 до 2 2 До 1 мм В 10—24 ь
От 2 до 5 3 > 1 мм С 25—70 с
>5 или образец разорван 4 Образец разор- ван по всей тол- щине D >70 d
на метод определения показателя. До испытаний кондициониро-
ванные образцы следует хранить в помещении с температурой не
выше 30 °C, защищая от воздействия прямых солнечных лучей.
Образцы помещают в термостат, нагретый до температуры
старения, подвешенными на нитях или стержнях за нерабочие
участки. Обмен воздуха в термостате — 3—10 раз в течение 1 ч,
загрузка термостата образцами по объему — не более 10%.
В зависимости от типа полимера и условий эксплуатации испы-
тания резин на старение проводят при температурах, указанных
в табл. 1.15. Продолжительность’испытаний 24, 72, 168, 240 ч
или число часов кратное 168.
Испытания резин, предназначенных для эксплуатации в кис-
лороде, проводят в кислородной бомбе. Кислородная бомба —
герметически закрытый сосуд с термометром, манометром и предо-
хранительным клапаном на давление до 3,43 МПа. Кислородную
бомбу с образцами нагревают до 70 °C, дважды продувают кисло-
Таблица 1.15
Температуры испытания резин на старение
Тип каучука Температура. °C
Натуральный (НК) и стереорегулярный изопрено- вый (СКИ) Натрнйбутадиеновый (СКВ), стереорегулярный цис- 70±1; 100±1 100±1; 125±12; 150±
бутадиеновый (СКД), бутадиен-стирольный (CKQ, бутадиен-метилстнрольный (СКМС), бутадиен-ни- Трнльный (СКН), бутилкаучук, нанрит, уретановый СКЭП (сополимеры этилена с пропиленом), СКЭПТ 125±1; 150±1; 175±2
(сополимеры этилена с пропиленом н диеном), акри- латный, хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ) Силиконовый и фторсодержащнй 250±3; 300±3; 350±3
родом и доводят давление в ней до 2,05 МПа. родолжительность
установления температуры и давления в бомбе не должна превы-
шать 1 ч.
Ускоренные испытания иа стойкость к озонному старению
(ГОСТ 9.026—74) проводят в среде озонированного до заданной
концентрации воздуха при статической нли динамической дефор-
мации растяжения н определяют стойкость по одному из следую-
щих показателей: наличию илн отсутствию трещин, видимых не-
вооруженным глазом; продолжительности старения до появле-
ния первых трещин т„; продолжительности старения до разрыва
образца тр; коэффициенту озонного старения по условной проч-
ности при разрыве Ко', максимальной концентрации озона, при
которой в течение заданного времени не наблюдается растрески-
вания образцов Стах-
Метод испытаний на стойкость к старению при статической
деформации сжатия предусмотрен ГОСТ 9.029—74.
Образцы в виде цилиндров зажимают в струбцине, состоящей
из двух стальных пластин, соединенных болтами.
Размеры образцов, мм:
Тип 1 Тип II
Диаметр 29,0 ± 0,5 13,0 ± 0,5
Высота 12,5 ± 0,5 6,3 ± 0,3
Струбцины должны обеспечивать деформацию сжатия 25%,
что достигается помещением между пластинами ограничителей
высотой: для образцов типа I 9,38±0,01; типа II 4,72±0,01 мм.
Образцы в струбцине не должны соприкасаться друг с другом и
с ограничителями. Старение образцов проводят при 23±2 °C или
прн повышенных температурах, зависящих от типа полимера
(см. табл. 1.15). Продолжительность старения 72 ч при 23 °C и
от 24 ч до 10 сут при повышенных температурах. Измеряют тол-
щиномером высоту центральной части образца до и после испы-
таний (через 30 мин после снятия нагрузки).
Относительную остаточную деформацию сжатия еоет (в %)
вычисляют по формуле:
Бост - 1(Ло - Л)/(Л0 - ft,)] -100,
где Ло — высота образца до испытаний, мм; h — высота образца после испыта-
ний, мм; ht — высота ограничителя, мм.
Испытание резни иа стойкость в ненапряжен-
ном состоянии к воздействию жидких аг-
рессивных сред проводят по ГОСТ 9.030—74.
Образцы изготавливают в соответствии с ГОСТ 269—66: для
определения массы и объема — в виде пластин размерами 20Х20Х
Х2±О,2 мм; для определения прочности н относительного удли-
нения при разрыве — 120х25х2±0,2 или 120х25х1±0,1 мм,
из которых после испытаний вырубают лопатки по ГОСТ 270—75.
Подготовленные образцы погружают в агрессивную жидкость
и выдерживают при одном из следующих значений температуры:
20, 23, 50, 70, 100, 125, 150, 175, 200 °C с отклонением ±2 °C;
250 °C с отклонением ±3 °C. Продолжительность выдержки 24,
72, 168 ч (и кратное 168 ч). Емкость заполняют исследуемой
жидкостью так, чтобы соотношение объемов среды и образцов
составляло 15: 1. После выдержки образцы промывают 30 с
в сосуде с легкоиспаряющейся жидкостью, растворяющей агрес-
сивную среду. Количество жидкости — не менее 1,5 л, замену
ее проводят после промывки 50 образцов. После выдержки в кисло-
тах и щелочах промывают дистиллированной водой и вытирают
фильтровальной бумагой или тканью. Массу и объем образцов
определяют через 3 ч после выдержки в среде. Физико-механиче-
ские свойства определяют не ранее чем через 4 ч и не позднее
чем через 24 ч после выдержки. При испытаниях на раздир надрез
на образце выполняют после выдержки.
Испытания резин на стойкость к воздействию жидких агрес-
сивных сред при статической деформации сжатия осуществляют
по ГОСТ 9.070—76» Стойкость к воздействию агрессивной жидко-
сти оценивают по одному из следующих показателей: степень
релаксации напряжения Rx, коэффициент старения по напряже-
нию сжатия Ко, статический модуль упругости при сжатии Ест —
метод А; относительная остаточная деформация Eocv — метод Б.
Метод Б применяют для резин, изменение массы которых после
72 ч выдержки в агрессивной жидкости в ненапряженном состоя-
нии находится в пределах от —3 до +10%.
Деформацию сжатия создают струбцинами и определяют по
ГОСТ 9982—76. Испытания проводят при одной из следующих
температур: 23, 55, 70, 85, 100, 125, 150, 175, 200 °C. Продолжи-
тельность испытаний — от 72 до 168 ч. Струбцины с образцами
не позднее чем через 1 ч после сжатия погружают в контейнер,
заполненный агрессивной жидкостью, герметично закрывают
его и помещают в предварительно нагретый до заданной темпе-
ратуры термостат. После окончания испытаний струбцины с об-
разцами не более чем через 30 с промывают в растворителе агрес-
сивной жидкости, вытирают и определяют силу сжатия в образцах.
Степень релаксации напряжения Ro (в %) вычисляют по
формуле
[(!-<№)]• 100,
где at — напряжение сжатия в образце после воздействия агрессивной жидко-
сти, МПа; о0 — напряжение сжатия в образце до воздействия агрессивной жидко-
сти, МПа; а0 и at — вычисляют по формулам
Оо = Po/So', = Pt/S,
₽0 — сила сжатия образца до воздействия агрессивной жидкости, Н; Р{ —
сила сжатия образца после воздействия агрессивной жидкости, Н; S —. площадь
поперечного сечения образца до воздействия агрессивной жидкости.
Коэффициент старения Ка-
Ко = ct/co,
Статический модуль упругости при сжатии
^сж = °t/e
6. — относительная деформация образца
в — (Ло — Лц)/Ло«
где Ло — исходная высота образца, мм; hx — высота ограничителя, мм.
Относительную остаточную деформацию сжатия еост (метод Б)
определяют, как указано выше.
Испытания на стойкость в агрессивных сре-
дах при многократных деформациях рас-
тяжения (ГОСТ 9.062—75) проводят на образцах, изготов-
ленных в пресс-формах в виде колец с наружным диаметром
19,0±0,3, внутренним 15,0±0,3 и высотой 6,0±0,2 мм.
Для испытаний используют установку, обеспечивающую час-
тоту приложения нагрузки от 0,33 до 2 Гц; минимальное растя-
гивающее усилие 5, максимальное 20, 30, 40, 50 Н с предельным
отклонением ±0,5 Н; температуру испытаний поддерживают
в диапазоне 23—100 °C с предельным отклонением ±2 °C. На уста-
новке одновременно испытывают не менее 3 образцов. Время до
разрыва образца и величину деформации регистрируют автома-
тически. Продолжительность испытаний не должна превышать
10 ч. Фиксируют время до разрыва образца, по диаграмме «де-
формация — время» определяют длину образца £д в начальный
момент приложения максимальной нагрузки и к моменту разрыва
£д при максимальной нагрузке или через 10 ч испытаний.
Вычисляют динамическую ползучесть ев (в %) по формуле
и изменение массы Дт (в %):
Ат = [(т, — т0)/тй] • 100,
где т0 и mt — соответственно масса образца до и после испытания, г.
Испытания резин на стойкость к воздействию жидких агрес-
сивных сред при вращательном движении трущихся поверхно-
стей проводят ускоренными методами по ГОСТ 9.061—75. Стой-
кость оценивают по скорости увеличения микротвердости, вре-
мени до появления трещин — метод А; по относительному оста-
точному удлинению, податливости, скорости изменения подат-
ливости, ползучести — метод Б.
Установка для проведения испытаний должна обеспечивать:
трение рабочей поверхности образца об истирающий элемент, на-
ходящийся в коррозионной среде; нагрузку на образец силой
63,7 + 3,4 Н; частоту вращения образца 3250 + 325 мин"1; регу-
лирование установившейся температуры истирающего элемента
Рнс. 1.74. Образец для испытаний на трение
в агрессивной среде по методу А.
от 100 до 200 °C. Истирающий элемент изготавливают из стали
твердостью HRC3 от 35 до 45 и параметром шероховатости Ra
по ГОСТ 2789—73 не более 0,32 мкм. На рабочую поверхность
истирающего элемента через 5° наносят радиальные канавки.
Площадь рабочей поверхности истирающего элемента должна
быть не менее площади рабочей поверхности образца. Форма и
размеры образца для испытаний показаны на рис. 1.74.
Испытания проводят при 125, 150 или 175 °C. Нагревают
среду до заданной температуры и погружают в нее образец. Вы-
сота слоя жидкости над образцом — не менее 30 мм. Создают на-
грузку на рабочую поверхность образца силой 63,7 + 3,4 Н и
задают вращение. Отсчет времени испытаний начинают с момента
установления в истирающем элементе заданной температуры.
Образцы извлекают и осматривают с целью обнаружения трещин
через каждые 2 ч. При отсутствии трещин измеряют микротвер-
дость и продолжают испытания.
Продолжительность испытаний не должна превышать 30 ч,
перерыв между испытаниями — не более 72 ч. Скорость увеличе-
ния микротвердости определяют по тангенсу угла наклона пря-
молинейного участка зависимости микротвердость — продолжи-
тельность испытаний. По результатам измерений времени до
появления трещин т и скорости изменения микротвердости v при
трех повышенных температурах строят зависимость lg х — 1g (1/п),
по которой, зная V, графически определяют 1g т и рассчитывают
время до появления трещин.
При испытаниях по методу Б исполь-
зуют образцы, показанные на рис. 1.75, и
ту же аппаратуру, что и по методу А.
Установка должна обеспечивать регистри-
руемое перемещение образца при испы-
таниях по истирающему элементу, изме-
рение длины перемещения с точностью
±0,15 мм, приложение нагрузки на обра-
зец набором грузов от 0,1 до 1,9 кг. При
испытании, погрузив образец в среду, на-
гретую до заданной температуры, создают
предварительную нагрузку массой 0,1 кг,
Рис. 1.75. Образец для испытаний на трение в агрес-
сивной среде по методу Б.
вращают о разец до устранения зазора с истирающим элементом.
Затем создают основную нагрузку, способную вызвать растяже-
ние образца не менее 2% от среднего внутреннего диаметра и
снимают зависимость длины перемещения образца от времени. Че-
рез каждые 2 ч снимают основную нагрузку и повторяют все сна-
чала, каждый раз фиксируя кривую перемещения для i-ro ин-
тервала времени. По результатам измерений рассчитывают следую-
щие характеристики:
относительное остаточное удлинение е, %
е = 0,534 (иХ1 — e0)/d0,
где в0, ах<—длины перемещения образца под предварительной и основной
нагрузками, мм; </0 — средний внутренний диаметр образца перед испытания-
ми, мм;
податливость епод, %
Епод = О,534&х-^Йо,
где 6Т( —длина перемещения в t-м интервале времени, мм;
скорость изменения податливости пПОд. мм/мин
®лод ~~ 0,534
где Ьо — длина перемещения к началу i-ro периода, мм; Т/ — длительность
i-ro периода испытаний, мин;
ползучесть еп, %
" O,5346X|/do.
Важные эксплуатационные характеристики резин и пласт-
масс — проницаемость и сорбция. Проницаемость — процесс пе-
реноса какого-либо компонента среды через твердое тело. Движу-
щая сила процесса — разность давлений, концентраций, а в об-
щем случае — химических потенциалов переносимого компонента
на границах тела. Коэффициентом проницаемости Р при пере-
носе газа называется приведенный к нормальным условиям объем
газа в смя, прошедшего за 1 с через изучаемую мембрану толщи-
ной 1 см, площадью 1 см8 при разности давлений равной атмосфер-
ному давлению. Скорость движения переносимого вещества в твер-
дом теле характеризуется коэффициентом диффузии D (см8/с).
Количество газа (пара) в см3 или г, растворенное в 1 см3 какого-
либо материала в условиях равновесия при данной температуре
и атмосферном давлении этого газа, называется коэффициентом
растворимости S.
Значения Р, D и S в полимерах зависят от многих факторов.
Многие газы и пары активно взаимодействуют с функциональными
группами полимеров, что приводит к отклонениям диффузии от
законов Фика, а растворимости — от закона Генри. Коэффициент
диффузии в этих случаях, как правило, повышается с ростом кон-
центрации диффундирующего вещества, а проницаемость растет
с ростом давления. Поэтому для оценки поведения материалов
следует определять D и Р во всем заданном интервале давлений.
Давление жидкостей не оказывает существенного влияния на
проницаемость материалов, за исключением пористых с капил-
лярной проницаемостью.
Проницаемость газов и паров обычно изучают мемб-
ранными методами, определяя ее по скорости проникновения
через мембрану в стационарном режиме:
Р — Ql/At &р,
где Q — объем вещества, см3, прошедшего через мембрану толщиной I, см, за
время т, с, при площади мембраны А, см2, и перепаде давлений в мембране Др.
Существует ряд методов измерения величины Q [87]. Про-
стейший из них — весовой —• служит для грубого определения
проницаемости материала для паров жидкостей. Плоский обра-
зец наклеивают на невысокую чашку с плоскими краями, содер-
жащую жидкость или поглотитель паров. Чашку устанавливают
в эксикатор, в котором поддерживается известная концентрация
паров изучаемой жидкости. Скорость переноса паров измеряют
периодическим взвешиванием стаканчика. Мембрана должна быть
тонкой. Большое искажение результатов может быть связано
с конденсацией паров на мембране, которое следует исключить.
Для изучения проницаемости газов часто используют мано-
метрические методы, при которых величину Q измеряют по изме-
нению давления в замкнутом объеме. Величина Q обычно мала,
что позволяет использовать рабочие камеры малого объема и очень
чувствительные манометры [1 ]. Другой принцип измерений —
определение объема Q при постоянном давлении в рабочей камере.
Камера в этом случае снабжается горизонтальным измеритель-
ным стеклянным капилляром, в котором перемещается капля
ртути или другой жидкости. Диаметр канала капилляра с боль-
шой точностью можно измерить, взвесив столбик ртути, заполня-
ющий его рабочую часть. За движением капли в капилляре
можно следить с помощью шкалы или оптического устройства.
Камера и капилляр в этом случае должны быть тщательно термо-
статированы.
Наиболее простой и распространенный метод определения
сорбции жидкостей — периодическое взвешивание плоского
образца полимера, помещенного в жидкость или ее пары. В слу-
чае жидкости более точно и удобно использовать гидростатиче-
ское взвешивание.
Сорбцию газов в полимерах можно изучать по падению дав-
ления в закрытом сосуде, содержащем образец, поглощающий газ.
Обычно этот метод применяют для инертных газов, растворимость
которых невелика.
1.13. ИСПЫТАНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
Обязательному коррозионному контролю подлежат лакокра-
сочные покрытия, применяемые для защиты оборудования от
агрессивных сред и атмосферной коррозии.
Основные характеристики, определяющие защитные свойства
лакокрасочных покрытий, — их сплошность, химическая стой-
кость, адгезия к защищаемой поверхности, ударная прочность,
твердость и эластичность.
Важный показатель, в значительной мере определяющий
сплошность покрытия, — его толщина, которую определяют
с помощью микрометров типа КИ-025 или МК-0,25, магнитного
измерителя толщины ИТП-1 или Других толщиномеров (МТ-10 Н,
ЛКТП и др.).
Микрометром измеряют на отмеченных участках поверхности
толщину пластины вместе с покрытием, затем лезвием бритвы
или растворителем снимают с этих участков покрытие и вновь
измеряют толщину пластины. Толщину покрытия определяют по
разности показаний.
Действие магнитного измерителя толщины основано на из-
мерении с помощью калиброванной пружины силы притяжения
магнита к ферромагнитному материалу аппарата, на который
нанесено покрытие. Сила притяжения меняется с толщиной лако-
красочной пленки. Зависимость силы притяжения от толщины
пленки указана в номограмме, прилагаемой к прибору. Прибор
позволяет измерять толщину покрытия, не нарушая его целост-
ности. Диапазон измерений 10—500 мкм.
Толщину прозрачных покрытий определяют методом светового
сечения с помощью двойного микроскопа МИС-11. Один из микро-
скопов проецирует на поверхность образца узкий пучок света
в виде щели. В поле зрения микроскопа наблюдения видны два
изображения щели, отраженных от поверхности пленки и от под-
ложки. Расстояние между ними пропорционально толщине покры-
тия.
Для определения сплошности покрытий используют
высокочастотные дефектоскопы ЭД-4 и ЭД-5. На измерении элек-
тросопротивления между токопроводящей основой и контактными
щетками основан электроконтактный дефектоскоп типа ЛКД-1
Наличие дефекта в пленке определяется по звуковому сигналу
и стрелочному индикатору.
Адгезию покрытия определяют методом решетчатых или
параллельных надрезов и методом отслаивания по ГОСТ 15140-—78.
По методу' решетчатых надрезов на поверхности испытуемого
образца острым лезвием делается несколько (не менее шести)
параллельных надрезов до металла на расстоянии не менее 10 мм
от края и столько же перпендикулярных. Расстояние между над-
резами 1 мм для покрытий толщиной 6 < 60 мкм, 2 мм при 6 =
= 60—120 мкм и 3 мм при 6 — 120—200 мкм. Скорость нане-
сения надрезов 20—40 мм/с, длина надрезов не менее 20 мм, рас-
стояние между соседними решетками не менее 20 мм. После на-
несения решетки поверхность покрытия очищают кистью от от-
слоившихся кусочков пленки и оценивают адгезию по четырех-
балльной системе. При хорошей адгезии (1 балл) края надрезов
гладкие, отслоившихся кусочков нет. При плохой адгезии (4
балла) наблюдается полное или частичное (более 35% площади
поверхности) отслаивание покрытий полосами или квадратами
вдоль линии надрезов. Для высокоэластичных покрытий после
нанесения решетки непокрытую сторону образца подвергают
ударному воздействию на приборах У-1 или У-1А грузом массой
1 кг с высоты 0,5 м и менее, пока не достигнут высоты, при кото-
рой ударное воздействие не вызывает отслаивания квадратов
решетки. Адгезию оценивают величиной работы удара в джоулях.
По методу параллельных надрезов на образце делают острым
лезвием не менее пяти параллельных надрезов нй. расстоянии 1,2
или 3 мм друг от друга. Перпендикулярно надрезам накладывают
полоску липкой ленты на полиэтилентерефталатной?.;основе раз-
мером 10x100 мм, оставив один конец ленты неприкл^ё'нным.
Быстрым движением под прямым углом к покрытию отрывают
ленту. Адгезию оценивают по трехбалльной шкале. При хорошей
адгезии (один балл) полоски покрытия не отслаиваются, края
надрезов гладкие. Отслаивание вдоль надрезов не более чем на
0,5 мм по ширине полосы — два балла, отслаивание полосами —
три балла.
Метод отслаивания заключается в измерении усилия, необ-
ходимого для отслаивания гибкой подложки от лакокрасочной
пленки, армированной стеклотканью. При большой толщине и
низкой эластичности покрытие можно не армировать. В качестве
подложки берут алюминиевую или медную фольгу, толщина арми-
рованного покрытия должна быть не менее 70 мкм. Образец раз-
резают на полоски 10x60 мм, вручную отслаивают фольгу от
покрытия на длине 30—35 мм и отгибают фольгу на 180°. Фольгу
закрепляют в неподвижном зажиме разрывной машины, а покры-
тие со стеклотканью — в подвижном зажиме. Часть нерасслоен-
ного образца прижата к направляющей планке. Для создания
усилия используют разрывную машину (типа РМ-3-1) с макси-
мальной нагрузкой 30 Н с погрешностью отсчета не более 0,5 Н.
Скорость движения подвижного зажима при отслаивании 6,5—
7 см/мин.
Ударную прочность покрытий измеряют с помощью
приборов У-1, У-1 А или У-2 по ГОСТ 4765—73. Пластинка с по-
крытием подвергается удару бойка с шариком диаметром 8 мм
для прибора У-1 и 15 мм для прибора У-2, укрепленном на конце
свободно падающего груза массой 1 кг. Образцами служат сталь-
ные пластинки размером 90X120 или 70X150 мм при толщине
0,8—1 мм (для алюминиевых пластинок — 1,5 мм). После удара
покрытие рассматривают в лупу (увеличение в 4 раза). При от-
сутствии на пленке трещин, вмятин или отслаивания увеличивают
высоту падения груза на 5—10 см до тех пор, пока не будут об-
наружены признаки нарушения пленки. За результат испытания
принимают значение максимальной высоты груза, при котором
получено три положительных результата.
Т вердость пленки определяют по ГОСТ 5233—67. Метод
основан на определении отношения времени затухания колебаний
маятника, установленного на покрытии, ко времени затухания
колебаний того же маятника, установленного на стеклянной
пластинке.
Величину твердости х в условных единицах вычисляют по
формуле:
х == t/ti,
где t — время затухания колебаний маятника от 5 до 2° на испытуемом лако-
красочном покрытии, с; ti — время затухания колебаний маятника от 5 до 2®
на стеклянной пластинке, с.
Маятниковые приборы М-3 и МЭ-3 (с термостатом для опре-
деления твердости при повышенных температурах) перед опре-
делением твердости покрытия регулируют так, чтобы время зату-
хания колебаний маятника от 5 до 2° на стеклянной пластинке
было 440±6 с. Регулировку осуществляют передвижением груза
на маятнике.
Прочность при изгибе лакокрасочных покрытий
определяют по шкале гибкости ШГ (ГОСТ 6806—73). Шкала
гибкости представляет собой панель с консольно закрепленными
12 стальными стержнями длиной по 55 мм. Четыре стержня —
плоские, закругленные на свободных концах, с диаметрами закру-
глений соответственно 1, 2, 3 и 4 мм. Восемь стержней имеют
цилиндрическую форму с диаметрами 5, 6, 8, 10, 12, 15, 16 и
20 мм. Покрытие получают на пластинах размером (100—150) X
Х(20—50) х (0,25—0,3) мм. Пластины с лакокрасочными плен-
ками изгибают последовательно вокруг стержней разного диа-
метра, начиная с большего, до появления признаков отслаивания
или дефектов пленки. Пластину накладывают на стержень покры-
тием вверх, изгибают плавно, в течение 1—2 с на 180°, дефекты
выявляют с помощью лупы с четырех- или десятикратным уве-
личением. За показатель прочности пленки при изгибе прини-
мают величину минимального диаметра стержня, мм, при изги-
бании вокруг которого лакокрасочное покрытие осталось непо-
врежденным. Результат должен совпадать не менее чем для двух
образцов.
Эластичность (прочность при разрыве) лакокрасоч-
ных покрытий определяют на пресс-приборах, измеряя глубину
прогиба зажатой по периметру фольги с покрытием под действием
полусферического пуансона диаметром 10 мм до появления тре-
щин в покрытии [88). Трещины в процессе нагружения обнару-
живают с помощью микроскопа или по изменению электросопро-
тивления цепи пуансон — образец — камера, заполненная элек-
тролитом (рис. 1.76). Глубину прогиба пластины измеряют с точ-
ностью 0,1—0,3 мм индикатором часового типа. Скорость дви-
жения пуансона 0,2 мм/с. Одну и ту же пластину вытягивают
дважды, расстояние между центрами вытяжки не менее 50 мм.
Рис. 1.76. Схема устройства
для определения эластичнос-
ти лакокрасочных покрытий:
I — окрашенная металлическая
пластинка; 2 — прижимная пли-
та; 3 — пуансон; 4 — пружин-
ный контактный зажим; S —
стеклянная колба с электроли-
том; 6 — матричный держатель;
7 — однополюсная штепсельная
вилка с пружинящим контак-
том; в — омметр; 9 — шланг
для подачи электролита; 10 —
емкость для электролита; П —
электролит; 12 — шланг; 13 —
вентиль для стравливания воз-
духа; 14 — резиновая груша.
Механические свой-
ства лакокрасочных
пленок оценивают, из-
меряя прочность при
разрыве, относительное
удлинение при разрыве
и модуль упругости
(ГОСТ 18299—72). Ис-
пытания можно прово-
дить на любой разрыв-
ной или универсальной
машине, отвечающей стандартным требованиям к точности, при
нагрузках от 50 Н и выше; регулируемая скорость движения
захватов должна включать значение 20 мм/мин. Машина должна
иметь устройство для графической записи нагрузки и деформа-
ции.
Рекомендуются для испытаний машины типа РПУ-0.05Т,
МРС-250, М-40. Образцы — свободные лакокрасочные пленки —
готовят нанесением покрытия на подложку, имеющую слабую
адгезию к покрытию. Покрытия наносят на полиэтилентерефта-
лат, алюминиевую фольгу, фторопласт. После сушки пленки
отделяют от подложки и вырезают образцы размером 10x30 мм,
отступив от краев пленки не менее чем на 10 мм. Перед закрепле-
нием образцов на внутреннюю поверхность зажимов разрывной
машины рекомендуется наклеить шлифовальную шкурку. Необ-
ходимо следить, чтобы образец не деформировался при закрепле-
нии его в зажимах. Испытания проводят при скорости движения
захватов 20 мм/мин. Расчет проводят по результатам испытаний
не менее пяти образцов.
Прочность при разрыве а (в МПа) вычисляют по
формуле:
а = P/DH,
где Р — нагрузка при разрыве
мм; Н — ширина образца, мм.
образца, Н; D — средняя толщина образца,
Относительноеудлинениепри разрыве
L (%):
£ = (AZ/ZoA)lOO,
где AZ — приращение длины рабочей части образца, мм; 1В — начальная длина
рабочей части образца, мм; К — масштабный фактор.
Приращение длины AZ измеряют по диаграмме напряжение —
деформация.
Модуль упругости Е (в МПа) вычисляют по фор-
муле:
Е — c/L.
Противокоррозионные свойства лакокра-
сочных покрытий определяют в условиях близких к эксплуата-
ционным. В качестве образцов используют металлические стержни
диаметром 10 и длиной 70—75 мм с закругленными торцами. На
стержни наносят лакокрасочные материалы, после высыхания
покрытия стержни подвешивают в сосудах, заполненных корро-
зионной средой. Образцы осматривают не реже одного раза в сутки
с помощью лупы с 4-кратным увеличением, отмечая изменения
внешнего вида, цвета и блеска покрытия, отслаивание, пузыри
или растворение пленки. Для определения состояния металла
под пленкой снимают покрытие в двух-трех местах (площадь
каждого участка 1 см2) и оценивают коррозию металла под плен-
кой.
Ускоренные испытания лакокрасочных покрытий изделий,
предназначенных для эксплуатации в районах с умеренным кли-
матом (ГОСТ 9.074—77), проводят на образцах размером 150х
Х70 мм. После нанесения покрытия образцы выдерживают не
менее 7 сут в отапливаемом помещении, а затем испытывают в спе-
циальных камерах по режиму, приведенному в табл. 1.16. Цикл
Таблица 1.16
Режим ускоренных испытаний лакокрасочных покрытий изделий,
предназначенных для эксплуатации в районах
с умеренным климатом (ГОСТ 9.077—77)
Камера Темпера- тура, °C Относнтельиая влажность, % Продолжительность испытания, ч, для метода
А Б В г
Влажности 40±2 98±2 4 6 1 1
Сернистого газа (концен- 20±2 98±2 2 2 3 2
40±2 98±2 2 — —
трация SO2 5 + 0,5 мг/м»)
Холода —45±2 Не нормируется 3 3 3
Термокамера 6О±2 То же И > И > 7
Аппарат искусственной 60±2 То же 7 7 —= 2
погоды
Выдержка на воздухе 15—30 Не более 80 6 6 10 19
повторяют 15 раз. родолжительность перемещения образцов из
одного аппарата в другой не менее 10 мин. Осмотр образцов про-
водят через 1, 2, 3, 5, 7, 10, затем через каждые 5 циклов.
1.14. МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
Методы контроля за состоянием действующего оборудования
ие должны выводить ее из строя — они должны быть неповре-
ждающими и неразрушающими. К таким методам относятся
прежде всего регулярные визуальные осмотры аппаратов при
коррозионных обследованиях. Выявляемую при осмотре каче-
ственную картину коррозионных поражений часто удается допол-
нить количественными данными. С этой целью при обследованиях
систематически определяют изменения всех доступных измерению
размеров аппаратуры в тех ее частях, которые соприкасаются
с агрессивными средами. Результаты осмотров заносят в корро-
зионные карты, фиксируют в актах обследований, заключениях,
технических отчетах и т. д.
Визуальный контроль с применением оптических приборов
называют визуально-оптическим. Оптические приборы не только
значительно расширяют пределы естественных возможностей
глаза, но и позволяют осматривать детали и поверхности, недо-
ступные прямому наблюдению.
Наиболее простые оптические приборы — лупы, применяемые
как для общего осмотра поверхностей деталей и аппаратов, так
и для осмотра малых зон. Складные обзорные лупы ЛПК-470
и ЛПК-471 имеют размер окна (диаметр) 50 х 95 мм и 78 мм, и дают
двухкратное увеличение. Телескопическая лупа ЛПШ-474 с раз-
личными насадками дает увеличение в 4—40 раз и позволяет рас-
сматривать объекты, удаленные от поверхности объектива более
чем на 1 м.
Для осмотра внутренних поверхностей аппаратов применяют
эндоскопы различных конструкций. Эндоскоп типа ОД-20Э пред-
назначен для визуального осмотра поверхностей внутри закрытых
полостей аппаратов. Ниже приведены его основные технические
характеристики:
Пределы фокусировки, мм 25—1000
Длина рабочей части эндоскопа, мм 840
Угол отклонения головки дистанционного управления в одной пло- ±70
скости, °
Угол обзора, °, не менее 25
Разрешающая способность иа расстоянии 25 мм, мм'1, не меиее 5
Освещенность поля на расстоянии 25 мм, лк, ие меиее 15 000
Масса, кг 1.9
Перископические микроскопы используют для осмотра внут-
ренней поверхности труб и закрытых конструкций большой длины.
Перископический дефектоскоп ПД-60 предназначен для осмотра
внутренних поверхностей полостей диаметром более 35 мм, глу-
биной до 900 мм при 4-кратном увеличении. Перископический ко-
ленчатый дефектоскоп ПДК-60 имеет два колена, изменяющие ход
лучей на 90°, обеспечивает увеличение от 0,5 до 2,5 раз, имеет
поле зрения 45—НО мм.
Визуальный метод имеет весьма ограниченные возможности
применения, так как не позволяет получить достоверные данные
об изменении толщины стенок аппаратуры, образовании на внут-
ренней поверхности металла зародышевых трещин, рекристалли-
зации и изменении структуры сплава. Для получения таких дан-
ных необходимо использовать современные физические методы
контроля. При этом следует иметь в виду, что универсального
метода, способного дать полную картину всех возможных изме-
нений и повреждений, не существует. Одни методы очень чувстви-
тельны к поверхностным дефектам, другие позволяют обнаружи-
вать дефекты лишь в глубине металла, поэтому следует выбирать
метод в зависимости от поставленной задачи. Иногда необходимо
использовать несколько физических методов, дополняющих друг
друга и повышающих надежность и полноту контроля.
Капиллярная дефектоскопия
Для выявления невидимых глазом сквозных трещин и пор из-
давна применяют метод заполнения аппарата или обливания его
внутренних стенок керосином, который под действием капилляр-
ных сил проникает сквозь тончайшие трещины. В качестве про-
явителя используют мел в виде сухого порошка или водные сус-
пензии мела, талька, каолина, оксида магния, стабилизированные
поверхностно-активными веществами, например стабилизатором
ОП-7. Проявители наносят на наружную поверхность аппарата,
их потемнение под действием керосина свидетельствует о нали-
чии дефекта.
Чувствительность метода сильно повышается при введении
в проникающие жидкости красителей, дающих при проявлении
яркоокрашенные рисунки, например Судана-4 или другого жиро-
растворимого красителя.
При добавлении в проникающую жидкость вместо красителя
люминофора устраняется необходимость нанесения на поверхность
аппарата проявляющего вещества. В качестве люминофоров
используют антрацен, многие средние и тяжелые нефтепродукты,
нориол, дефектоль. Состав с люминофором наносят на поверх-
ность аппарата и после испарения растворителя облучают УФ-
светом от ртутных кварцевых ламп. В результате облучения в ме-
стах капиллярных дефектов появляется свечение люминофора.
Капиллярная дефектоскопия — очень простой и дешевый спо-
соб, имеющий высокую чувствительность и разрешающую спо-
собность, позволяющий контролировать детали сложной конфи-
гурации и большие поверхности аппаратов, изготовленных из
различных материалов. К его недостаткам следует отнести воз-
можность обнаружения только поверхностных дефектов, необхо-
димость удаления лакокрасочных покрытий и тщательной предва-
рительной очистки контролируемых поверхностей. Сильно сни-
жают вероятность обнаружения дефектов оксидные пленки на
металлах и сжимающие напряжения.
Прибор для капиллярной дефектоскопии — аэрозольный ком-
плект типа КД-40 ЛЦ включает переносный ультрафиолетовый
облучатель КД-31 Л и комплект аэрозольных баллонов много-
кратного заполнения. Существует несколько типов установок
для ультрафиолетового облучения аппаратов, подвергаемых капил-
лярно-люминесцентному контролю.
Магнитная дефектоскопия
Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнит-
ных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или опреде-
лении магнитных свойств контролируемых изделий. Магнитные
поля рассеяния могут быть обнаружены разными способами. Наи-
более простой и распространенный на них — магнитопорошковый.
Он характеризуется высокой чувствительностью и простотой кон-
троля.
Для обнаружения дефектов на контролируемые участки нано-
сят ферромагнитные частицы (измельченную Fe3O4 или у-оксид
железа, чистые и с различными наполнителями) в виде суспензии
в воде, керосине, минеральном масле (мокрый метод) или взвеси
в воздухе (сухой метод). Последний метод применяют для контроля
деталей, имеющих слой немагнитного покрытия толщиной до
0,2 мм. В местах нарушения сплошности детали происходит
скапливание ферромагнитных частиц в виде полосок, валиков,
жилок. Ширина полоски из осевшего порошка значительно больше
ширины трещины, что позволяет выявлять трещины с шириной
раскрытия 0,001 мм, глубиной 0,01 мм и более. При наличии не-
магнитного покрытия на поверхности детали чувствительность
метода снижается.
Существует множество типов переносных и стационарных
дефектоскопов, разработаны автоматические установки для непре-
рывного магнитопорошкового контроля. Сведения о них можно
найти в каталоге (891 и справочнике 190].
Известны приборы для обнаружения потоков рассеяния вокруг
дефектов намагниченного изделия: феррозондовые, магнитоиндук-
ционные и магнитоотрывные. Индикаторами служат стрелочные
приборы, звуковые сигнализаторы, самописцы, осциллографы.
Для обнаружения дефектов в сварных швах применяют магнито-
графический метод. Потоки рассеяния вокруг дефектов фикси-
руют на магнитофонной ленте, прижатой к поверхности детали
во время намагничивания.
Универсальный магнитный дефектоскоп УМДЭ-10000 предна-
значен для контроля крупных деталей диаметром до 800 и длиной
до 1600 мм. Такие жевозможности имеют дефектоскопы
УМДЭ-2500 и УМД-9000. Передвижной магнитный дефектоскоп
У-601-64 предназначен для контроля крупных деталей, находя-
щихся в конструкции.
Переносные дефектоскопы ПМД-70 и 77ПМД-Зм питаются от
сети переменного (220 В) и постоянного (24 В) тока, масса дефекто-
скопов 30—45 кг. Они могут применяться для контроля деталей,
находящихся в конструкции или отдельно взятых.
Магнитографический дефектоскоп МД-У-2У имеет намагни-
чивающее устройство, позволяющее контролировать качество
сварных швов на трубах диаметром до 1420 мм при толщине стенки
5—12 мм, имеет одновременную импульсную и видеоиндикацию
сигналов на экране.
Электроиндуктивная дефектоскопия
(метод вихревых токов)
Электроиндуктивный метод основан на возбуждении в мате-
риале вихревых токов, для чего применяют возбуждающие ка-
тушки-датчики. Глубина проникновения возбуждающего элек-
тромагнитного поля в металл зависит от частоты тока, питающего
датчик. Чем выше эта частота, тем тоньше прилегающий к по-
верхности слой металла, в котором возбуждаются вихревые токи,
величина которых существенно зависит от степени однородности
поверхности и может служить чувствительным указателем дефект-
ных мест.
С помощью дефектоскопов с накладной катушкой обнаружи-
вают поверхностные трещины длиной 0,8—1 мм и более, глубиной
не менее 0,1—0,25 мм. Подповерхностные трещины выявляются
под слоем металла толщиной до 1 мм, а также под слоем лака,
краски или окалины. Электроиндуктивный метод применяют
также для определения толщины труб и листов, толщины защит-
ных лакокрасочных и других непроводящих покрытий, для кон-
троля толщины и качества гальванических покрытий.
Электроиндуктивные испытатели электропроводности типа ИЭ
и ФИЭТ имеют диапазон измерения электропроводности (0,02—
60) • 10~в См/м, рабочую частоту питающего тока от 40 до 5000 кГц.
Приборами типа ИЭ можно определять как абсолютную, так и
относительную электропроводность поверхностного слоя немагнит-
ных металлов глубиной не более 0,8—1,5 мм. В этих приборах
предусмотрена возможность устранения влияния зазора между
датчиком и поверхностью металла, благодаря чему лакокрасочные
и другие пленки толщиной до 0,2 мм не влияют на результаты
измерений.
В случае дефектоскопического контроля больших поверхностей
применение приборов типа ИЭ затруднено, так как при быстром
перемещении щупа трудно следить за тем, чтобы расстояние
между катушкой и поверхностью металла не превышало 0,25—
Таблица 1.17
Техническая характеристика дефектоскопов типа ДНМ
Марка прибора Минимальные размеры трещин, мм Диаметр кату ш кн датчика, мм Рабочая частота, кГц Масса прибора, кг
длина глубина
ДНМ-15 5 0,2 10 15 8
ДНМ-500 2 0,15 4 500 8
ДНМ-2000 2 0,10 1,5 2000 —
0,3 мм. Для больших поверхностей применяют обычно двух-
параметровые амплитудно-фазовые и амплитудно-частотные дефек-
тоскопы с накладной катушкой, нечувствительные к изменениям
расстояния между катушкой и контролируемой поверхностью,
например дефектоскопы ДНМ (табл. 1.17).
Дефектоскопы типа ВДЦ предназначены для выявления дефек-
тов на деталях сложной формы, имеют диаметр катушки датчиков
2—-24 мм, рабочие частоты 1000—-2000 кГц, стрелочный, световой
Таблица 1.18
Техническая характеристика электроиндуктивных дефектоскопов
Марка прибора Массае кг Питание Назначение
ВД-31П 150 220 В, 50 Гц Выявление нарушения сплошности в прутках и трубах 0 1—47 мм, скорость контроля 0,5—4 м/с
ВД-23П 55 220 В, 50 Гц Контроль проволоки из тугоплав- ких и цветных металлов 0 0,02— 5 мм
ВД-41П 300 220 В, 50 Гц Контроль труб, прутков из ферро- магнитных и цветных металлов и сплавов 0 10—50 мм
МТ-20Н 6 220 В, 50 Гц Для измерения толщины немагнит- ных покрытий на ферромагнитных материалах (до 280 мкм)
МТ-ЗОН 3 220 В, 50 Гц или батарея 3336Л Измерение толщины немагнитных покрытий на ферромагнитных мате- риалах малых размеров и слож- ной конфигурации (до 1000 мкм)
13Д-40Н 300 220 В, 50 Гц Автоматический контроль труб, прутков; 0 30—120, длина 1 500— 12 000 мм
итг-юнк 4 220 В, 50 Гц и 6 В (пост, ток) Измеритель глубины трещин; диапа- зон глубины 0,5—50 мм
МД-42К 15 Для выявления поверхностных тре- щин в зубчатых и резьбовых соеди- нениях; раскрытие трещин не менее 0,2, глубина 0,6—1, длина до 10— 20 мм.
или звуковой индикатор и позволяют обнаруживать трещины
длиной 1,5 и глубиной 0,2 мм. С помощью дефектоскопов типа ДНМ
и ВДЦ можно обследовать аппараты, изготовленные из немагнит-
ных хромоникелевых сталей, алюминиевых, магниевых и титано-
вых сплавов, а также графита. Еще более удобны в эксплуатации
переносные портативные искатели трещин типа ППД массой
0,5—1,0 кг с диаметром катушки датчика 2 мм. Питание их осу-
ществляется от аккумуляторов или сети переменного или постоян-
ного тока. Характеристика некоторых дефектоскопов рассматри-
ваемого типа приведена в табл. 1.18.
Акустические методы
Простейший способ использования акустического метода —
испытание на звучание — часто применяется для контроля каче-
ства стеклянных и керамических предметов. При контроле акусти-
ческими методами используют звуковой (20—20 000 Гц) и ультра-
звуковой (2-104—10® Гц) диапазоны. Высокая частота при ультра-
звуковой дефектоскопии определяет хорошую фокусировку зву-
кового излучения и благодаря этому хорошую различимость
неоднородностей и дефектов.
Существует несколько методов ультразвуковой дефектоско-
пии: эхоимпульсный, теневой, зеркально-теневой, резонансный,
импедансный, велосимметрический, метод свободных колебаний;
из них наиболее распространены эхоимпульсный и резонансный.
Эхоимпульсный метод позволяет обнаруживать такие
дефекты, как трещины, раковины, разрушение металла по грани-
цам зерен и другие, расположенные как на поверхности, так и
на любой глубине под поверхностью металлических и неметалли-
ческих изделий, а также в сварных и клепаных соединениях;
определять размеры изделий средних и крупных габаритов в ме-
стах, недоступных измерению обычными методами; обнаруживать
зоны крупнозернистое™ и некоторые другие виды перерождения
материала.
Контроль возможен при одностороннем доступе к стенкам
аппарата.
Ультразвуковые колебания в изделие вводят с помощью сухого
прижимного контакта или через промежуточный слой жидкости.
В последнем случае применяют струйные головки или иммерсион-
ный метод, требующий погружения изделия в жидкость. При
сухом контакте необходима довольно высокая чистота механиче-
ской обработки поверхности.
Резонансный метод основан на возбуждении
в стенках контролируемого изделия стоячих упругих волн. Стоя-
чие волны возникают в результате интерференции посылаемой
и отраженной звуковых волн в условиях резонанса, т. е. совпаде-
ния частоты возбуждающих колебаний с собственной характери-
стической частотой колебаний изделия. Индикаторы, отмечающие
Таблица 1.19 Техническая характеристика ультразвуковых дефектоскопов
Марка прибора ' Максималь- ная глубина прозвучнва- НИЯ. мм Питание Масса» кг Назначение
ДУК-66ПМ УД-10УА УД-10П УД-24 АД-60С 2400 5 0,5—2500 0,5—30 220/127 В, 50 Гц 220 В, 50 Гц 220 В, 50 Гц 220 В, 50 Гц; 27 В; 12 В 36 В, 220 В, 50 Гц 8—9,5 28 12 7, 8 10 Обнаружение дефектов (расслоений, трещин) и определения их коорди- нат в металлах, измере- ние толщины изделий прн одностороннем доступе То же, возможен контроль неметаллических изделий Выявление дефектов вну- три металлических и не- металлических изделий, определение толщины Выявление дефектов в ме- таллах и пластмассах Выявление расслоений в слоистых материалах
появление резонанса, могут быть стрелочными, звуковыми и ос- циллоскопическими. С помощью ультразвуковых резонансных дефектоскопов можно измерять толщину изделия и выявлять об- ласти коррозионных поражений. Контроль ведется при односто- роннем доступе к стенкам изделия. Таблица 1.20 Техническая характеристика ультразвуковых толщиномеров
Марка прибора Диапазон измерений, мм Погрешность измерения Масса прибора, кг Назначение
УТ-31МЦ Кварц-15 (УТ-91П) Металл-бМ (УТ-ЗОПА) 0,2—300 1,2—200 0,25—100 2% В диапазоне 1,2—10 мм, не более ±0,2 мм; в диапазоне 10—200 не более 1 % 0,7 2 20 Измерение толщины изде- лий нз металлов, керами- ки, некоторых видов пласт- масс Измерение толщины аппа- ратов, подвергшихся кор- розии, при одностороннем доступе Измерение толщины сте- нок труб диаметром 5,8 мм и более
Недостаток применения большинства резонансных дефекто-
скопов — сравнительно сложное вычисление толщины по резуль-
татам измерений с помощью специальных расчетных дисков, план-
шетов и графиков. Наиболее совершенные современные приборы
снабжены системой прямого отсчета толщины.
Основные характеристики серийно выпускаемых дефектоско-
пов и толщиномеров приведены в табл. 1.19, 1.20.
Радиационная дефектоскопия
Эти методы основаны на исследовании оптически непрозрач-
ных объектов под действием различных видов ионизирующего
облучения и регистрации ослабления излучения, прошедшего
сквозь исследуемый объект.
По видам используемого ионизирующего облучения методы
разделяются на рентгеновский, у-контроль, р-радиоизотопный,
контроль потоком тепловых нейтронов, контроль тормозным
излучением ускорителей электронов, контроль потоком протонов
и др.
По способу регистрации результатов радиационного контроля
методы разделяются на три группы: радиографические, радио-
скопические и радиометрические. Наиболее распространенные из
Таблица 1.21
Область применения ионизирующего излучения
для дефектоскопического контроля
Толщина материала, мм Максимальное напряжение на рентгеновской трубке, кВ, нлн источник у-нэлу- чення
железо тнтаи алюминий магиий
Рент гёновское и з л у ч е н н е
0,4 1 5 14 40
0,7 2 12 22 50
1 3 20 35 60
3 6 38 57 80
5 10 54 80 100
7 18 59 105 120
10 24 67 120 150
21 47 100 160 200
27 57 112 200 250
33 72 - 132 240 300
46 106 210 310 400
150 265 430 650 1000
у - И з л учение
1—20 2—40 3—70 10—200 1,0Тп1
5—80 10—120 40—350 70—450 »sIr
10—120 20—150 50—350 100—500 l3,Cs
30—200 60—300 200—500 300—700 «°Со
Таблица 1.22
Основные технические данные переносных и передвижных у-дефектоскопов
Марка прибора Источник излучения Максималь- ное выдви- жение ис- точника из головки, м Максималь- ное рас- стояние между пуль- том и голов- кой. м Толщина исследуе- мого материала, мм Масса, кг
изотоп мощность экспози- ционной дозы на расстоя- нии 1 м, Р/с
сталь алюминий головка пульт переза рядный контейнер
Гаммарнд-20 137Cs 4,66-10’4 0,25 8 1—60 1,5—120 12 2 220
Гаммарид-23 137Cs 1821г 4,66-10’4 1.16-10-3 2,33-Ю-8 8 8 1—60 1,5—120 12 2 220
Гаммарид-26 1821г l,5-10-s 12 33 1—80 1,5—250 15 22 220
ГУП-цезнй-2-1 137Cs 1321г 5-10"4 1,2-10"3 — 5 10—60 — 20
РИД-32 “Со 3,5- 1(Г2 — 30 50—200 150—600 350 35 350
Магистраль 137Cs 4,66-10'4 — 22 до 40 __ 21 10 60
Нева 137Cs 2,33-10~2 — 50 до 80 — 130 80 250
Магистраль-! 137Cs 2,5-IO"2 — 1500 до 35 — 30 — 100
ГУП-Со-0,5-3 «"Со 5-10'4 0,035 3000 — — 18 220
Таблица 1.23
Технические характеристики некоторых рентгеновских аппаратов
Марка аппарата Тип рентгеновской трубки Диапазон напряже- ния на трубке. кВ Напряже- ние пита- ющей се- ти. В Мощность, кВт Масса, кг
ИРА-1Д (переносный) Двухэлектродная с холодным катодом ИАЗ-250, диаметр фо- куса 2 мм 220—280 220, (пост, ток 12) 0,04 30
ИРА-2Д (переносный) Двухэлектродная с холодным катодом ИА4-350, диаметр фокуса 2 мм 300—250 220, (пост, ток 12) 0,15 30
РИНА-1Д (перенос- ный) Двухэлектродная с холодным катодом, диаметр фокуса 3 мм 220—220 200 5
ИРА-3 (переносный) Духэлектродный с хо- лодным катодом 120—150 220 2,5
7Л2 (переносный мо- ноблочный) 1БДМ6-75 70—75 127, 220 2,0 29
РУП-200-20-5 (пере- движной кабельный) 1.5БПМ1-200 (ЗБПМ1-200) 70—200 220, 380 7,0 750
РУП-400-5-1 (пере- движной моноблочный) 1.5БПБ2-400 250—400 220, 380 4,0 600
РТ Д-1 (передвижной моноблочный) 1.5БПВ12/13-1000 250—1000 220, 380 4,5 1000
РАП 150/300-01 (ста- ционарный) 100— 150—300 380 1200
них — у-дефектоскопия и рентген. Источник излучения выбирают
в зависимости от толщины и состава исследуемого материала
(табл. 1.21).
у-Д ефектоскопия. Источником у-излучения служат
радиоактивные изотопы б0Со, 1S2Ir, 170Tm, 137Cs и ряд других. При
выборе изотопа принимается во внимание период его полураспада,
а также энергия излучения.
Для дистанционного обслуживания дефектоскопов, снабжен-
ных достаточно мощными излучателями, предусмотрены выносные
пульты управления. В качестве приемников у-излучения приме-
няют счетчики Гейгера, ионизационные камеры и сцинтилля-
ционные счетчики с фотоумножителями. Работа с радиоизотоп-
ными приборами технически несложна, но требует высокой куль-
туры обслуживания и строгого выполнения правил техники без-
опасности.
Основные характеристики отечественных радиоизотопных тол-
щиномеров и дефектоскопов приведены в табл. 1.22. С техниче-
скими данными стационарных установок можно ознакомиться
в [90 J.
Рентгеновский контроль. Рентгеновское иссле-
дование аппаратов, заготовок и отдельных деталей является
одним из старейших и наиболее распространенных методов дефек-
тоскопического контроля. Этим способом контролируют наруше-
ния толщины, обнаруживают раковины и дефекты сварных швов.
Рентгеновские аппараты подразделяют на аппараты малого
(до 120 кВ), среднего (200—400 кВ) и высокого (1—2 МВ) на-
пряжения. Первая группа аппаратов пригодна для исследования
изделий из легких сплавов и тонких стальных листов, вторая
и третья группы — для дефектоскопии массивных стальных аппа-
ратов. В большинстве случаев облучение ведут узким пучком
рентгеновских лучей. Разработаны, однако, и секционированные
трубки, рассчитанные на облучение по кругу с кольцевым полем
просвечивания. При необходимости строгой дефектоскопии изде-
лий из сталей и тяжелых сплавов толщиной в сотни миллиметров
применяют электромагнитное излучение бетатронов. Благодаря
высокой энергии бетатронного излучения (15—30 МэВ) и острому
фокусу луча, таким способом удается выявлять поражения диа-
метром 0,8 мм при толщине стального изделия 300 мм. Однако
ввиду громоздкости аппаратуры этот метод в настоящее время
применяется сравнительно редко.
Технические данные некоторых переносных и передвижных
рентгеновских аппаратов даны в табл. 1.23.
Глава 2
Химическое оборудование
в коррозионно-стойком исполнении
2.1 МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Ниже приведены справочные сведения о серийном химическом
оборудовании в коррозионно-стойком исполнении, полное описа-
ние которого приведено в каталогах ЦИНТИхимнефтемаша, ука-
занных в списке литературы. Аппараты из углеродистых сталей
и чугуна не рассматриваются. Материал расположен в соответ-
ствии с классификацией, принятой в каталогах. По каждому
виду оборудования дана краткая техническая характеристика
с указанием используемого коррозионно-стойкого материала и за-
вода-изготовителя (жирным шрифтом в круглых скобках, обозна-
чения см. табл. 2.1).
Условные обозначения: v — кинематическая вязкость; р — динамическая
вязкость; р — плотность; Т — температура; V — вместимость аппарата; W —
потребляемая мощность; Q — производительность (пропускная способность
Таблица 2J
Изготовители химического оборудования в коррозионно-стойком
исполиеиии [ 1—31]
№ по
пор.
I
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
Название
Димитровградский завод химического машиностроения
Фастовский завод химического машиностроения
Старорусский завод химического машиностроения
Рузаевский завод химического машиностроения
Дзержинский завод химического машиностроения
Туймазинский завод химического машиностроения
Пензенский завод химического машиностроения
Черновицкий машиностроительный завод им. Ф. Э. Дзержинского
Салаватский машиностроительный завод
Волгоградский завод нефтяного машиностроения нм. Петрова
Борисоглебский завод химического машиностроения
Коростенский завод им. 50-летия Великой Октябрьской социалистиче-
ской революции
Узбекский завод химического машиностроения
Бугульминский механический завод
Снежияиский завод химического машиностроения (Донецкая обл.)
Павлоградский завод химического машиностроения
Сумский машиностроительный завод им. М. В. Фрунзе
Уральский завод химического машиностроения им. 50-летия СССР
Первомайский завод химического машиностроения
Глазовский завод «Химмаш»
Бердичевский завод химического машиностроения «Прогресс»
Опытно-экспериментальный завод Дзержинского филиала НИИХим-
маша
Болоховский машиностроительный завод
Щелковский опытный завод НИИХиммаша
ПО «Машиностроительный завод им. Ф. Э. Дзержинского» (г. Пермь)
Таллинский машиностроительный завод им. И. Лауристнна
Тамбовский завод химического машиностроения «Комсомолец»
Полтавский завод химического машиностроения
Моршанский завод химического машиностроения
Кемеровский завод химического машиностроения
Целиноградский насосный завод
ПО «Мосиасосмаш»
Уральский завод гидромашин им. Я. М. Свердлова
Щелковский насосный завод
Опытио-экспериментальиый завод гидромашиностроения ВНИИгидро-
маша (Москва)
Катайский насосный завод
Свердловский насосный завод
ПО «Уралгидромаш»
Свесский насосный завод
Рижский завод химического машиностроения
Саратовский завод нефтяного машиностроения
Лебедянский машиностроительный завод им 60-летия Союза ССР
Бобруйский машиностроительный завод им. В. И. Ленина
ПО «Молдавгидромаш»
для сепараторов), Н — напор (для насосов); S — площадь поверхности; h —
ширина; I — длина; Ь — толщина; D — диаметр; р — скорость вращения;
со — частота тока; л — количество частей аппарата, мат. — материал деталей,
соприкасающихся с агресснвиой средой.
Индексы: изб — избыточное; у — условное; ст — стенка; тп —тепло-
обмен; рт — ротор; вт — винт; т —-тарелка; вх. п—входной патрубок;
л — лента; в — вальцы; б — барабан; р — рубашка; з — загрузка; ф — филь-
трование; д — диск; пр — привод; эп — электропечь; вк — вакуум-камера;
пж — псевдоожиженный слой; сс — суспензия; с — секция; пт — патрон; рм —
рама.
1. Вертикальные стальные сварные аппараты с перемешиваю-
щими устройствами [1 ], ГОСТ 20680—75. Для проведения раз-
личных технологических процессов в жидких однофазных и мно-
гофазных средах (р. < 5 Па-с и р< 2000 кг/м3). Мат. корпуса
(Тст, °C): 12Х18Н10Т, ЮХ17Н13М2Т, 10X17H13M3T, 08Х22Н6Т,
08X21Н6М2Т (—304-250); 08Х18Г8Н2Т (-204-250); 20 К +
+ 12Х18Н10Т, 20К + 10Х17Н13М2Т, 20К + 10X17H13M3T,
20К + 08X13 (-204-200); 09Г2С + 12Х18Н10Т, 09Г2С +
+ 10Х17Н13М2Т, 09Г2С + 10X17H13M3T, 09Г2С + 08X13
(—304-200). Мешалку, вал и другие детали, соприкасающиеся
с рабочей средой, изготовляют из сталей коррозионной стойкостью
не ниже, чем материал корпуса.
1.1. Аппараты с эллиптическим днищем, съемной эллипти-
ческой крышкой, с гладкой приваренной рубашкой или без нее.
V, м3/Ризб, МПа: 1; 2/0,6 (1); 3,2; 5/0,6 (2); 6,3/0,6 (3).
1.2. Аппараты цельносварные с эллиптическими днищем и
крышкой. V, м3/Ризб, МПа: 10/0,6 (3); 16; 25; 32/0,3; 0,6 (4);
50/0,3; 0,6 (5).
1.3. То же, что п. 1.2, с гладкой приваренной рубашкой или
с рубашкой из полутруб. V, м3/Ризб, МПа: 10/06, (3); 16; 25;
32/0,6 (4); 50/0,6 (5).
1.4. Аппараты с плоским днищем и съемной плоской крышкой.
V, ^/РпЯб, МПа: 1; 2/0 (1); 3,2; 5/0 (2); 6,3/0 (3).
1.5. Аппараты цельносварные с плоским днищем и крышкой.
V, м3/Ргаб, МПа: 10/0 (3); 16; 25; 32/0 (4).
2. Герметичные аппараты с экранированным электроприводом
перемешивающего устройства (3) [2]. Для проведения раз-
личных технологических процессов в жидких токсичных, по-
жароопасных и взрывоопасных средах (у < 3-10~4 м2/с и р <
1500 кг/м3).
2.1. Аппараты по ОСТ 26-01-1422—81 типа МГ. Т, °C: -404-
4-200 V, м3/Рнзб, МПа (мат.): 0,1/4; 0,63/1,6; 10/0,6
(12Х18Н10Т); 0,25/4 (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т); 1,6/0,6
(12Х18Н10Т, 08Х22Н6Т); 0,1/10; 0,63/6,3; 2,5/6,3
(ЮХ17Н13М2Т).
2.2. Аппараты специального назначения. 7, °C: —404-300.
Реакционные герметичные типа РГ. V, м3/РИЗб, МПа (мат.):
2,5/0,3; 0,06/0,6; 10/0,6; 0,63/1,6; 3,2/1,6; 1/2,5;
0,1/4; 0,16/8 (12Х18Н10Т); 10/0,06 (08Х17Н15МЗТ);
0,1/0,6 (ХН65МВ); 2/0,6 (08Х22Н6Т); 4/0,6
(10Х17Н13М2Т); 0,00004; 0,0016; 0,01/10 (12Х18Н10Т;
10Х17Н13М2Т). С открывающейся крышкой типа РГВ: 0,025;
0,1; 0,25; 0,63; 1; 2,5/0,3 (12Х18Н10Т). Со встроенным отстойни-
ком типа РГО: 2,2/1,6 (12Х18Н10Т). Со встроенным циркуляцион-
ным контуром типа РЦГ: 0,1; 0,4; 1,6; 10/10 (12Х18Н10Т,
10Х17Н13М2Т). Для производства катализатора типа РГК: 2,5;
6,3; 20/0,6 (12Х18Н10Т). Для производства триалата типа РГТ:
2,5/0,6 (12Х18Н10Т, 06ХН28МДТ).
3. Колонные аппараты [31. Для проведения процессов тепло-
и массообмена (ректификация, дистилляция, адсорбция, десорб-
ция и др.), диаметром 400—4000 мм: на фланцах — Р < 1,6 МПа,
цельносварные — Р < 4 МПа и вакуумные, мат. корпуса:
08Х22Н6Т; 08Х21Н6М2Т; 12Х18Н10Т; 10Х17Н13М2Т;
10X17H13M3T; двухслойные стали с плакирующим слоем: 08X13;
12Х18Н10Т; 08Х18Н10Т; 10X17H13M3T; 10Х17Н13М2Т; мат.
внутренних устройств: 08X13; 08Х22Н6Т; 12Х18Н10Т;
08Х21Н6М2Т; 10Х17Н13М2Т; 10X17H13M3T.
3.1. Аппараты КСК с колпачковыми тарелками .D, мм:
(ТСК-1/400—1000 (6); ТСК—Р/1000—1800 (6); 2000—3600
(5); ТСК—РЦ, РБ/1400—1800 (6); 2000—3600 (5).
3.2. Аппараты КСС с ситчатыми тарелками: ТС, ТС-Р, ТС-Р2,
ТС-РЦ, РБ/400—1800 (6); 2000—3600(7)»
3.3. Аппараты КСР с решетчатыми тарелками: ТСР/400—
1800 (6); ТР/400—1800 (6); ТР/2000—3600 (7).
3.4. Аппараты КСН с насыпной насадкой: ТСН-11,
ТСН-111/400—1800 (6); 2000—3600 (7).
3.5. Аппараты КСЖК с жалюзийно-клапанными тарелками:
ТСЖК, ТСЖК2/1000—3600 (5).
3.6. Аппараты ККП с клапанными тарелками: ТКП однопо-
точные/1200—1800 (8, 9); 2000—3600 (5, 8, 9); 3800 (8, 9);
ТКП двухпоточные/2000—3600 (5); 3800; 4000 (10).
3.7. Аппараты КСО ситчатые с отстойными элементами: ТСО
однопоточные/1200—4000 (8, 9); ТСО двухпоточные/2400—
4000 (10).
4. Стандартные кожухотрубчатые теплообменные аппараты
общего назначения [4]; заводы-изготовители аппаратов, в скоб-
ках — D, мм: по п. п. 4,1-7-4,4 — 16 (159—325); 11 (400—800); 12
(1000; 1200); 13 (1400); по п. п. 4.5—4.8 — 14 (325—630); 8 (800;
1000); 9(1200; 1400); по п. 4.9—8(800—2800); по п. п. 4.10;
4.11—15 (400—2000); 12 (1000; 1200); материал основных частей
аппаратов — см. в табл. 2.2—2.4.
4.1. Теплообменники кожухотрубчатые с неподвижными труб-
ными решетками (тип Н на все указанные давления) н кожухо-
грубные с температурным компенсатором на кожухе (тип К, Ру
до 1,6 МПа). ГОСТ 15122—79. D, mi/PJt МПа/5тп, м2: 159/1,6;
2,5; 4/1—3,5; 273/1,6; 2,5; 4/3—11,5; 325/1,6; 2,5; 4/7,5—
25; 400/1,6; 2,5; 4/17—68; 600/1,6; 2,5; 4/40—147; 800/1;
Таблица 2,2 Материал основных узлов к деталей теплообменных аппаратов с неподвижными трубными решетками и аппаратов с температурным компенсатором на кожухе
Исполне» кие по материалу Кожух Распределительная камера я крышки Труби П₽8!»е<5аИИЯ
Ml ВСтЗспб; 16ГС; Ст20 СтЮ и 20 Для всех аппаратов
М3 Латунь ЛАМш77-2-0,05 Для холодильников и кон- денсаторов типа К
М8 12Х18Н10Т 08Х18Н10Т 12Х18Н10Т Для теплообиеииикоа и не= парителей
М9 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М2Т
М10 12Х18Ш0Т ВСтЗсп5; 16ГС; Ст20 08Х18Н10Т 12Х18Н10Т Для всех аппаратов
МП 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М2Т
М12 ВСтЗспб; 16ГС; Ст20 08Х22Н6Т Для холодаьииков и кон» денеаторон
М19 08Х22Н6Т ВСтЗспй 08Х22Н6Т Для теплообменников, хо- лодильников и конденсата ров
М20 08Х21Н6М2Т 08Х21Н6М2Т
продолжение табл. 2.2
Исполне- ние по «атериалу Кожух Распределительна я камера к крышки Трубы Примечания
М21 08Х22Н6Т 08Х22Н6Т Для теплообменников
М22 08Х21Н6М2Т 08Х2Ш6М2Т
М23 08Х22Н6Т 08Х2Ш6М2Т 08Х22Н6Т Для теплообмекинков и ис- парителей
М24 08Х21Н6М2Т
Б2 ВСтЗспб 4- 12Х18Н10Т или 16ГС+ 12Х18Ш0Т ВСтЗспб 4- 10Х17Н13М2Т или 16ГС+ 10Х17Н13М2Т ВСтЗспб; 16ГС 08Х18Н10Т 12XI8HI0T Для всех аппаратов
БЗ ЮХ17Н13М2Т
Б6 ВСтЗспб; 16ГС; Ст20 ВСтЗспб 4- 12Х18Н10Т нлн 16ГС+ 12Х18Н10Т 08XI8H10T 12Х18Н10Т Для теплообменников и ис- парителей
Б8 ВСтЗсп5+1 ОХ 17Н1ЗМ2Т или 16ГС4-10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М2Т
Б9 ВСтЗсп54-12Х18Н10Т или 16ГС+12Х18Н10Т 08XI8H10T 12XI8HI0T
Б10 ВСтЗсп5+10Х17Н13М2Т или 16ГС+10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М2Т
Таблица 2.3
Материал основных узлов к деталей теплообменных аппаратов с плавающей головкой к аппаратов с U-образныни трубами
Исподне- ине по мвтеркво лу Кожух Распредели- тельная камера Труба Трубках решетка Прхмеханае
Ml ВСтЗспб; 16ГС; Ст2О СтЮ н 20 16ГС Для теплообменников типов П к У, холодильников, конденсаторов типа П и испарителей с паровым простран- ством
М2 Сплав АМг2 АМгб нлн АМгб Для теплообменников типов П к У
М3 ЛАМш77-2-0„05 латунь 16ГС с наплав- кой латунью Л062-1 нлн Л63 Для теплообменников, хояодильна- ков, конденсаторов типа П
М4 ВСтЗспб; 16ГС; Ст.20 16ГС+08Х13 йлн ВСтЗсп5+08Х13 15Х5М или Х8 15Х5М Для теплообменников типов П и У В испарителей с паровым тространством
М12 ВСтЗспо; 16ГС; Ст2О 08Х22Н6Т 16ГС Для теплообменников типов П к У, холодильников и конденсаторов ти- па П
Б1 16ГС+08Х13 или ВСтЗсп5+ 08X13 08X13 12X13 .. Для теплообменников типа П к испа- рителей с паровым пространством
Б2 16ГС+12Х18Н10Т или ВСтЗсп5+12Х18Н10Т 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т 12Х18Ш0Т Для теплообменников типов П и У, холодильников и конденсаторов ти- па П И испарителей с паровым про- странством
БЗ 16ГС-Н0Х17Н13М2Т или ВСтЗсп5+ I0X17Н13М2Т 10Х17Н13М2Т
Б7 16ГС+08Х13 нлн ВСтЗспб-f-08X13 15Х5М нлн Х8 15Х5М Для теплообменников типа У
Материал основных узлов и деталей конденсаторов и кожухотрубчатых стальных холодильных испарителей
Примечание Для конденсаторов и испа- пителей Для испаоителей
Трубы СтЮ; Ст20 08Х22Н6Т 10Г2 08Х18Н10Т; 12Х18Н10Т
Трубные решетки 16ГС 16ГС 10Г2С1; 09Г2С | 12Х18Н10Т
Распределительная камера н крышки 16ГС: ВСтЗсп5 09Г2С 16ГС+12Х18Н10Т
| Кожух 16ГС
Исполне- ние по ма- териалу Ml М12 М17 Б6
1,6/73—405; 800/2,5; 4/73—270;
1000—0,6; 1; 1,6; 2,5/176—663;
1000/4/176—442; 1200/0,6; 1; 1,6;
2,5/340—961.
4.2. Холодильники кожухотрубча-
тые, ГОСТ 15120—79. Типы Н и К —
те же, что в п. 4.1, D, мм/Ру,
МПа/Зтп, м2: 159/1,6; 2,5; 4/1—3,5;
273/1,6; 2,5; 4/3—11,5; 325/1,6;
2,5; 4/6,5—22; 400/1; 1,6; 2,5;
4/16—63; 600/1; 1,6; 2,5; 4/31—139;
800/1; 1,6/37—390; 800/2,5; 4/37—
260); 1000/0,6; 1; 1,6; 2,5/151—643;
1000/4/151—429; 1200/0,6; Г, 1,6;
2,5/301—937.
4.3. Конденсаторы кожухотрубча-
тые, ГОСТ 15121—79. Типы Н и К —
те же, что в п. 4.1, D, мм/Ру,
МПа/Зтп, м2: 600/1; 1,6; 2,5/46—139;
800/1; 1,6; 2,5/90—260; 1000/0,6;
1; 1,6; 2,5/151—429; 1200/0,6; 1; 1,6;
2,5/301—625; 1400/0,6; 1; 1,6;
2,5/657—865.
4.4. Испарители кожухотрубча-
тые, ГОСТ 15119—79.ТипыНиК —
те же, что в п. 4.1, D, мм/Ру,
МПа/Зтп, м2: 600/1; 1,6; 2,5; 4/40—
81; 800/1; 1,6; 2,5; 4/73—146; 1000/0,6;
1; 1,6; 2,5; 4/117—235; 1200/0,6; 1;
1,6; 2,5/256; 340; 1400/0,6; 1; 1,6;
2,5/372; 486.
4.5. Теплообменники кожухо-
трубчатые с плавающей головкой ти-
па ТП, ГОСТ 14246—79, D, мм/Ру,
МПа/Зтп, м2: 325/1,6; 2,5; 4/10—26;
400/1,6; 2,5; 4; 6,3/19—46; 500/1,6;
2,5; 4; 6,3; 8/31—76; 600/1,6; 2,5;
4; 6,3; 8/86—196; 800/1,6; 2,5; 4;
6,3; 8/157—364; 1000/1,6; 2,5; 4;
6,3/267—603; 1200/1,6; 2,5; 4;
6,3/403—906; 1400/1,6; 2,5; 4/561 —
1246.
4.6. Холодильники кожухотруб-
чатые с плавающей головкой типа
ХП, ГОСТ 14244—79, D, мм/Ру,
МПа/Зтп, м2: 325/4; 6,3/10—26; 400/4;
6,3/19—46; 500/4; 6,3/31—76;
600/2,5; 4; 6,3/86—196; 800/1,6; 2,5; 4; 6,3/157—364;
1000/1,6; , 2,5; 4; 6,3/267—603; 1200/1,6; 2,5; 4; 6,3/403—
906; 1400/1,6; 2,5; 4/561—1246.
4.7. Конденсаторы кожухотрубчатые с плавающей головкой
типа КП, ГОСТ 14247—79, D, мм/Ру, МПа/Зтп, м2: 600/1; 1,6;
2,5/87—131; 800/1; 1,6; 2,5/164—243; 1000/1; 1,6; 2,5/290—
402; 1200/1; 1,6; 2,5/447—604; 1400/1; 1,6; 2,5/626—831.
4.8. Теплообменники кожухотрубчатые с U-образными трубами
типа ТУ, ГОСТ 14245—79, D, мм/Ру, МПа/Зтп, м2: 325/1,6; 2,5,
4/14; 27; 400/1,6; 2,5; 4; 6,3/26; 51; 500/1,6; 2,5; 4; 6,3/43;
85; 600/1,6; 2,5; 4; 6,3/120—223; 800/1,6; 2,5; 4; 6,3/224—383;
1000/1,6; 2,5; 4/383—647; 1200/1,6; 2,5/564—961; 1400/1,6;
2,5/790—1369.
4.9. Испарители кожухотрубчатые с паровым пространством,
ГОСТ 14248—79. С плавающей головкой и коническим днищем
типа ИП, D, мм/Ру, МПа/Зтп, м2: 800/1,6; 2,5/38; 1000/1,6/62;
1200/1,6/96; 1600/1,6/170. С плавающей головкой и эллип-
тическим днищем типа ИП: 2400/1/192; 2600/1/288; 2800/1;
1,6/340; С U-образными трубами и коническим днищем ти-
па ИУ: 800/1,6; 2,5/51; 1000/1,6; 2,5/85; 1200/1,6; 2,5/120;
1600/1,6; 2,5/224. С U-образными трубами и эллиптическим
днищем типа ИУ: 2400/1/240; 2600/1; 2,5/360; 2800/1;
1,6/448.
4.10. Стальные холодильные конденсаторы кожухотрубчатые
типа КТ, ГОСТ 22485—77, D, мм/Ру, МПа/Зтп, м2: 400/2/20;
600/2/49 — 76; 800/2/93 — 142; 1000/2/153 — 353;
1200/2/304—509; 1400/2/434—706; 1600/2/898—955;
1800/2/1160—1217; 2000/2/1440—1500.
4.11. Стальные холодильные испарители кожухотрубчатые,
ГОСТ 22486—77. Для охлаждения воды и растворов, давлением
в трубах до 0,6 МПа типа ИТ-1; D, мм/Ру, МПа/Зтп, м2: 400/1,6/20;
600/1,6/41—71; 800/1,6/75—128; 1000/1,6/132 — 320;
1200/1,6/264 — 463; 1400/1,6/375 — 641; 1600/1,6/786 —
833; 1800/1,6/1000 —1065; 2000/1,6/1265—1310. Для жид-
ких технологических сред давлением в трубах 1—2,5 МПа:
400/2,5/20; 600/2,5/41—71; 800/2,5/75—128; 1000/2,5/
132 — 320; 1200/2,5/264 — 463; 1400/2,5/375 — 641;
1600/2,5/786 — 833; 1800/2,5/1000 — 1065; 2000/2,5/
1265—1310.
5. Стальные спиральные теплообменники с крышками (17) [5].
С тупиковыми каналами шириной 12 мм, рабочими давлением
и температурой до 1 МПа и 300 °C, Зтп, м2 (мат. ленты): 10— 100
(12Х18Н10Т); 16; 25; 31,5 (10Х17Н13М2Т). Со сквозными кана-
лами шириной 8—25 мм, рабочими давлением и температурой
До 0,8 МПа и 200 °C: 20 (10Х17Н13М2Т).
6. Пластинчатые теплообменники (16, 18) [6], ГОСТ 15518—
83. Мат. пластин: 12Х18Н10Т; 10Х17Н13М2Т; 10X17H13M3T;
06ХН28МДТ; Х18АН5; ВТ1-00; АМг-5; МНЖМц 30-08-1. Разбор-
ные, STB, ма/Р, МПа: 10—160/1; 10 — 320/0,06; 31,5 —
100/0,06; 10 — 400/1; 3 — 50/1; 2 — 25/1,6; сварные:
20 — 320/2,5; 60 — 600/4; полу разбор ные: 0,4—10/1,6;
10—50/1,6; 100—300/1,6.
7. Роторные пленочные испарители (5) [71, РИзб — до
0,6 МПа, ТраС = -104-300 °C, мат. 08Х22Н6Т; 08Х21Н6М2Т;
12Х18Н10Т; 10Х17Н13М2Т; 10X17H13M3T. С подвижными лопат-
ками одноступенчатые (ОСТ 26-01-1045—74), D, мм/5тп» м2:
160/0,8; 300/1,6; 2; 600/4; 6,3; 8; 800/12,5; 1000/16;
20. Со ступенчатым корпусом (ОСТ 26-01-915—74), Sw> ма:
0,8; 1,6; 2; 4; 6 (двухступенчатые); 8; 12; 16; 20; 24 (трехсту-
пенчатые).
8. Оборудование для тонкого измельчения (1) [8].
8.1. Бисерные мельницы типа МБС, V, л (мат.): 5; 10; 50; 125
(08Х22Н6Т; 30X13).
8.2. Кавитационно-истирающие мельницы типа МКИ, Q, л/ч
(мат.): до 2000 (12Х18Н9Т; ВТ4).
8.3. Молотковые мельницы типа ММЛ, Q, кг/ч (мат.): 20
(12Х18Н10Т; 20X13).
8.4. Роторно-шаровая мельница МРШ-200; Q, кг/ч (мат.):
150 (08Х22Н6Т).
8.5. Установка сверхтонкого измельчения органических кра-
сителей и пигментов, V, л (мат.): 630 (12Х18Н10Т).
8.6. Установка тонкого измельчения взрывоопасных порошков
красителей, Q, кг/ч (мат.): 150 (08Х22Н6Т).
9. Оборудование для смещения сыпучих и пастообразных
материалов [9].
9.1. Смесители периодического действия для пастообразных
материалов. С Z-образными лопастями (двухроторные) типа ЗЛ
для липких паст, V, л (мат.): 10—800 (12Х18Н10Т; 08Х22Н6Т;
10Х18Н4Г4Л) (2). С Z-образными лопастями и разгрузочным шне-
ком (двухроторные) типа ЗШ для нелипких паст: 5;
25 (10Х18Н4Г4Л; 08Х22Н6Т) (1); 400 (12Х18Н4Г4Л;
12Х18Н10Т; 08Х22Н6Т) (2); 1000(20Х13Л; 12X13) (19). Пла-
нетарно-лопастные типа ПЛ для легкоподвижных паст: 5;
25 (12Х18Н10Т; 08Х22Н6Т) (1).
9.2. Смесители периодического действия для сыпучих материа-
лов. Планетарно-шнековые типа ПШ для сыпучих материалов
размером частиц не более 5 мм; V, м8 (мат.): 0,63 (12Х18Н9Т;
08Х22Н6Т) (1); 3,2; 6,3; 10 (08Х22Н6Т) (20). Ленточные типа
ЛН для материалов с жидкими компонентами: 2; 6,3 (08Х22Н6Т)
(21). Пневматические сопловые типа ПС для термочувствительных
материалов: 0,2 (08Х22Н6Т) (1). Центробежные лопастные типа
ЦЛ с частичным измельчением компонентов: 0,1; 0,4 (08Х22Н6Т)
(1). Плужные типа ПЖ для материалов с жидкими компонентами:
0,63 (12Х18Н10Т; 08Х22Н6Т) (2). Центробежные волчковые
Типа ЦБ для приготовления жидкотекучих паст: 0,63 (08Х22Н6Т)
(1). Непрерывного действия типа СНД: 2,1 (ВТ1-0) (21; 2).
Комбинированный смеситель типа КМ для термопластичных
пластмасс с жидкими пластификаторами, Vs/V3cm3 (мат.): 0,01/0,025
(12Х18Н10Т; 08Х22Н6Т) (1). Зубчато-дисковый типа ЗД для
жидкотекучих паст, V, м8 (мат.): 0,4 (08Х22Н6Т) (1).
10. Объемные питатели (1) (101.
10.1. Шлюзовые питатели типа ПИ, Ш2, ШЗ для сыпучих мате-
риалов, Т = 5—100 °C (Ш1, ШЗ), 100—250 °C (Ш2); мат.
08Х22Н6Т, 08X13; DPT, мм/Q, м8/ч: 150/0,14—1,3; 200/0,37—3,6
(ПИ; Ш2; ШЗ); 300/1,5—14,2 (НИ; Ш2); 300/1,25—12,6
(ШЗ); 450/6—56 (ПИ; Ш2).
10.2. Винтовые питатели типа В1 для сыпучих материалов,
Т = 5—100 °C; мат. 08Х22Н6Т; 08X13; DBT, мм/Q, м3/ч: 63/0,061 —
0,37; 0,134-0,76; 100/0,614-3,65; 160/2,44-14,3;
250/74-42.
10.3. Винтовые вибрационные питатели типа В2 для нелипких
плохосыпучих материалов, Т — 5—60 °C, мат. 08Х22Н6Т; 08X13;
DBT> мм/Q, м3/ч: 40/0,144-0,86; 63/0,0614-0,37; 0,134-0,76;
100/0,614-3,65; 160/2,4—14,3; 250/74-42.
10.4. Винтовые питатели типа ВЗ для паст и влажных порошков
(р < 2000 кг/м3; = 0,44-12 Па-с), Т = 5—100 °C; мат.:
08Х22Н6Т; DBT> мм/Q, м3/ч: 63/0,03 4- 0,19; 0,035 — 0,25;
100/0,15 4-0,97; 0,18 4-1,28; 160/0,54-2,8; 0,55 4-3,3.
10.5. Тарельчатые питатели типа Т1 для сыпучих материалов,
7 = 5—100 °C; мат.: 08Х22Н6Т; 08X13; £)*, мм/Q, м3/ч:
250/0,00064-0,0037; 0,0034-0,018; 400/0,014-0,052; 0,0614-
4-0,375; 0,2084-1,25; 630/0,64-3,6; 2,84-17; 1000/84-63.
10.6. Вибрационные питатели — активаторы типа А1 для раз-
рушения сводов и регулирования выпусков из емкостей нелипких
плохосыпучих материалов, 7 = 5—60 °C; мат. 08X13; DBiK в,
мм/Q, м8/ч: 600/3,54-29; 800/64-47; 1000/8,5—65.
11. Грануляторы химических' продуктов (22) (11); мат.
08Х18Г8Н2Т; 07Х13АГ20; 08Х22Н6Т; 10Х18НЧГ4Л.
11.1. Шнековые для паст типа ГФШ; Q, кг/ч: 100—120;
650; 4000; 3000—5000.
11.2. Роторные типа ГФР для паст, Q, кг/ч: 250; 500.
11.3. Тарельчатые типа ГОТ для окатывания порошков, Q,
кг/ч: 12,5.
11.4. Типа ГРС для разбрызгивания плавообразных продук-
тов, Q, кг/ч (Т, °C): 5000—7000 (136—140); 15 000—40 000
(175—190).
12. Сушильные аппараты и установки [12].
12.1. Ленточные сушилки типа ЛС для сушки сыпучих волок-
нистых материалов; мат. 12Х18Н10Т; йл, мм/ле: 1200/34-8
(23).
12.2. Вальцовые сушилки типа СДА для сушки вязких паст;
мат. 12Х18Н10Т; Da, мм//й, мм/р., мин”1: 800/2000/4,2-13.
12.3. Вальцеленточные сушилки типа СВЛ для сушки паст;
мат. 12Х18Н10Т; DSB мм//в8 мм/рй9 мин-1//^, мм/лег 400/400/0,4 —
10,2/400/3; 600/800/0,126—0,333/800/3; 5; 600/1200/0,125—
0,333/1200/3; 4; 6 (20).
12.4. Барабанные атмосферные сушилки типа СБЖ для сушки
сыпучих материалов топочными газами или подогретым воздухом;
мат. 12Х18Н10Т; D6, мм//б, мм/ис, мин”1: 1400/4900/1,02— 3,14 (21).
12.5. Барабанные вакуумные сушилки для сушки термочув-
ствительных, токсичных и пожароопасных материалов, мат.
12Х18Н10Т; Ст. 3 + Х18Н10Т. Гребковые типа СВНР, V, м*/Рр,
МПа/5ти, м2: 0,2/0,6/1,5; 1,2/0,4/4; 1,5/0,3/5,25 (19);
4,5/0,5/14 (21). Гребковые типа ВГС, Уб> м’/Рр, МПа/5тп, м2:
30/0,35/132 (17). Типа ВБС: 1,8/0,05—0,09/20; 12,6/0,05—
0,1/115 (17). Типа ВПБ: 6,3/1/18; 10/1/ до 55 (17).
12.6. Распылительные сушилки и установки для сушки раство-
ров и суспензий; мат. 12Х18Н10Т; СтЗ + Х18Н10Т. Испаритель-
но-сушильный агрегат ИСА-200 (12), Q, кг/ч: до 250. Центро-
бежно-распылительные сушилки и установки типа СРЦ, Q (по
испаренной влаге), кг/ч: 10; 25—72 (12); 500; 22 000 (17).
Типа СРЦ-НК: 3,5—15 (17). Центробежно-распылительные меха-
низмы типа ЦРМ, Q, т/ч: до 18 (17). Распылительные форсуноч-
ные сушилки типа СРФ, Q, кг/ч: 150—300 (12); 3000 (23).
12.7. Установки и сушилки со взвешенным слоем для сушки
сыпучих материалов со слабо связанной влагой, мат.
12Х18Н10Т. Автоматическая сушильная установка ТС2-600, Q
(по испаренной влаге), кг/ч: 980 (21). Автоматическая установка
циклонной сушки ЦС-600, Q, кг/ч: до 1900 (21). Установка ВС-800,
Q (по испаренной влаге), кг/ч: до 500 (21). Комбинированная
циклонная установка КУС-600, Q (по испаренной влаге), кг/ч:
120 (21).
12.8. Вакуумные шкафы типа ШСВ для сушки в вакууме; мат.
12Х18Н10Т; S3. м2: 4,5; 16; 33 (12).
13. Промышленные центрифуги (17) [13], ОСТ 26-01-1326—75.
Для разделения суспензий.
13.1. Горизонтальные центрифуги непрерывного действия. Со
шнековой выгрузкой осадка: осадительные типа ОГШ, Орт, мм/ирт,
мин-1 (мат.): 200/6000; 325/3500; 350/3600; 4000;
500/2650; 800/1850 (12Х18Н10Т); 200/5500;
(10X17H13M3T); 350/4000 (12Х18НЮТ; 10X17H13M3T; тита-
новый сплав); фильтрующие типа ФГШ, 400/2575 (12Х18Н10Т;
10X17H13M3T). С пульсирующей выгрузкой осадка: фильтрую-
щие типа ФГП, Орт ь мм/Орт а, мм/орт, мин-1 (мат.): 400/465/1600;
1200/1300/750 (12Х18Н10Т; 10X17H13M3T, титановый сплав);
630/709/1300; 800/887/1200 (12Х18Н10Т; 10X17H13M3T);
1450/1600/650 (12Х18Н10Т).
13.2. Фильтрующие и осадительные центрифуги периодиче-
ского действия. Автоматизированные горизонтальные с ножевой
выгрузкой осадка типа ФГН, Dpi, мм/ирт, мин”1 (мат.): 630/2390
(12Х18Н10Т, титановый сплав); 900/1500; 1250/1000
(12Х18Н10Т, 10X17H13M3T, титановый сплав); 1800/720
(12Х18Н10Т;10X17H13M3T);200/700 (12Х18Н10Т);
200/760 (12Х18Н10Т). Подвесные с верхним приводом типа ФПД,
Орт, мм/прт, мин-1 (мат.): 1200/1000 (12Х18Н10Т); типа ФПН,
1250/1000; 1500 (ЗОХГСА — ротор; 38ХА — вал, титановый
сплав — ротор).
13.3. Центрифуги трубчатые, Разделяющие и осветляющие
типа РТР и OTP, DpT, мм/ирт, мин"1 (мат.): 105/15000;
150/13530 (12Х18Н10Т; 20X13; 10X17H13M3T). Вертикаль-
ные малолитражные типа ФВБ, £)рт, мм/ирт, мин-1 (мат.): 300;
400/1500—4250 (12Х18Н10Т).
14. Промышленные жидкостные центробежные сепараторы
[14], ОСТ 26-01-1325—75. Для обработки суспензий или разделе-
ния эмульсий.
14.1. С центробежной пульсирующей выгрузкой осадка (само-
разгружающиеся) типа ОДВ, УОВ, £>рт, мм/Q (по воде), м3/ч
(мат.): 600/до 10 (07Х16Н6) (18).
14.2. С центробежной непрерывной выгрузкой осадка (сопло-
вые) типа РОС, Орт, мм/Q (по воде), м3/ч (мат.): 400/ до 8
(12Х18Н10Т; 07Х16Н6; Х18Н12М2Т) (24); типа СОС, 516/15—
20 (12Х18Н10Т; 07Х16Н6; Х18Н12М2Т) (24); 516/15 — 22
(12Х18Н10Т; 07Х16Н6); 535/15—20 (12Х18Н10Т; 07Х16Н6;
АТ6; АТЗ; ВТ1-00) (18); типа СДС, 530/22—32 (12Х18Н10Т;
07Х16Н6; ПТ6; АТЗ; ВТ1-00) (18).
14.3. С ручной выгрузкой осадка типа УОР, Орт, мм/Q (по
воде), м3/ч (мат.): 270/1,5; 385/3 (12Х18Н10Т) (25); типа ОДР,
630/ до 6 (12Х18Н10Т; 07Х16Н6; АТ6; АТЗ; ВТ1-00) (18).
15. Химико-технологическая аппаратура с использованием
физических методов интенсификации процессов [15].
15.1. Высокочастотные акустические аппараты (27), мат.
12Х18Н10Т. Ультразвуковые ванны для очистки типа УЗВ, Т
до 70 °C, со 20,5-4-23,5 кГц, V, дм3/Г, кВт: 42/2,5; 82/5;
163/10. Ультразвуковые аппараты типа ЦМС, Т до 100 °C,
со 8 кГц; V, дм®/1^, кВт: 6,9/4,5.
15.2. Низкочастотные акустические аппараты. Емкостные ап-
параты для ускорения процессов в маловязких средах типа.АПГ-
(до 135 °C), V, mW, кВт (мат.): 2/2 (12Х18Н10Т) (1); ти-
па АР (до 90 °C): 2/10,5 (12Х18Н10Т) (1). Роторные смесители ти-
па ГАРТ для интенсификации процессов (например, флотации или
растворения): погружные (до 100 °C), V, м3 (мат.): до 3
(12Х18Н10Т) (26); до 10 (08Х18Н6Т) (1); проходные (до
90 °C), Q (по воде), м3/ч (мат.): 2,5; 80 (12Х18Н10Т) (26). Пластин-
чатые аппараты: ультразвуковой гидродинамический смеситель —
эмульгатор типа УГС (до 105 °C), Q (по воде), м3/ч (мат.):
7 (12Х18Н10Т) (26); акустические грануляторы типа АГ (180 °C),
Q (по воде), т/ч (мат.): 15—17; 18—20 (12Х18Н10Т) (1); разбрыз-
гиватель типа РА (140 °C); Q, т/ч (мат.): 8 (08Х22Н6Т) (1); аку-
стический фильтр типа А (до 90 °C); Q (по воде), м3/ч/5ф, м® (мат.):
100/1,6 (12Х18Н10Т) (1). Установки мембранного разделения
Таблица 3.S
Материал сборочных единиц печей
Обозначение печей Корпус рабочей камеры Корпус гпзораспре- Делительной камеры Опорио-р аспреде» лнтельная решетка Рвсгшлнтелъпйй форсунка
ПГПК-114-10 08Х22Н6Т ВСтЗспб 12XI8H10T -е-ж.
ПП2К-300-18 ВСтЗспб ВСтЗспб Жаропрочный бе- тон
П4-2.4-01 ВСтЗспб ВСтЗспб Жаропрочный бе- тон I2X18HI0T
П4-2.4-02 ВСтЗспб ВСтЗспб Жаропрочный бе- тон —
П4-1.М П4-1,6-2 П4-2.3-4 П4-2.8-6 П4-3.2-8 П4-3.6-10 ВСтЗспб ВСтЗспб 15Х25Т 12Х18Н10Т
ПИ1-0.16 09Г2С 09Г2С 09Г2С 06ХН28МДТ
ИЦ-20-2,4 ВСтЗспб ВСтЗспб 15Х25Т 06ХН28МДТ
жидких сред типа МР (5-4-35 °C; pH 4-4-8), Q (по фильтрату),
м3/сут (мат.): 0,4; 8,5; 24; 42 (12Х18Ш0Т; 08Х22Н6Т) (27).
16. Аппараты с вихревым слоем типа В (28) [16]. Для сме-
шения жидких систем, получения суспензий, интенсификации
процессов; мат. 12Х18И10Т; Т до 100 °C, Q (при получении
суспензий), м3/ч: 5—15; Q (по воде), м3/ч: 12—30; W, кВт: 25—63.
17. Аппараты с псевдоожиженным слоем (6) [17]. Материал
сборочных единиц печей см. в табл. 2.5.
17.1. Комплект печного оборудования (печь дегидратации
ПГПК-114-10 с топкой ТГ-4 и печь обжига ПП2К-300-18 с двумя
топками ТГ-4) для получения магнезиальных продуктов из гра-
нулированной пасты, V, m3/Q, кг/с/Тпж, °C: 114/0,35/100
(ПП1К-114-10); 300/0,14/600 (ПП2К-300-18).
17.2. Комплект печного оборудования (печь дегидратации
П4-2.4-01 с топкой ТГ-2,5 и печь обжига П4-2.4-02 с топкой ТГ-1,5)
для обработки растворов и суспензий с получением гранулиро-
ванного твердого продукта, V, m3/Q, Krlc/Tmi, °C: 18/0,4/325
(П4-2.4-01); 14/0,2/710 (П4-2.4-02).
17.3. Печи для обработки суспензий и растворов П4-1.1-1;
П4-1,6-2; П4-2.3-4; П4-2.8-6; П4-3.2-8; П4-3,
6-10; Тпж 350 °C; Q (по испаренной влаге), кг/^-с): 0,08-4-0,4.
17.4. Универсальная печь ПИ1-0Д6 с импульсным псевдоожи-
женным слоем для обработки особочистых продуктов, загружае-
мых в виде растворов, паст, порошков, Тат 500° С, V, m3/Q, кг/с:
0,5/0,02.
17.5. Печь НЦ-20-2,4 с импульсным псевдоожиженным слоем
для обработки слипающихся и комкующихся продуктов, загру-
жаемых в виде суспензий или растворов, TatK 140 °C, V, м3/^,
кг/с: 20/0,2.
18. Емкостные стальные сварные аппараты [18],
ГОСТ 9931—79. Для приема, хранения и выдачи жидких и газо-
образных продуктов; мат. (Тст, °C): 12Х18Н10Т; 10Х17Н13М2Т;
10X17H13M3T (-304-300) 08Х22Н6Т; 08Х21Н6М2Т (—40-4-300);
08Х18Г8Н2Т (—20 4- 300); ВСтЗспб +12Х18Н10Т; ВСтЗсп5 +
+ 10Х17Н13М2Т; ВСтЗсп5 + 10X17H13M3T; ВСтЗспб + 08X13
(— 20 -4- 300); 09Г2С + 12Х18Н10Т; 09Г2С + 10Х17Н13М2Т;
09Г2С + 10X17H13M3T (-60-4-300); 09Г2С + 08X13 (—40 -4-
н-300).
18.1. Горизонтальные цельносварные аппараты. С эллипти-
ческими днищами, Ру, МПа/V, м3: 0,6; 1; 1,6/6,3 (4); 10 (30); 16;
25; 40 (6); 50; 63; 80; 100 (31; 19); и с трубным пучком: 0,6/6,3 (4);
10 (30); 16; 25; 40 (6); 50; 63 (31; 19). С коническими (140°) неотбор-
тованными днищами с погружным насосом и без него; Ру, МПа/V,
м3: не более 0,07/10; 16 (4); 25; 40 (16); 50; 63; 80 100 (31; 19).
18.2. Вертикальные, цельносварные аппараты. С эллипти-
ческими днищами, Ру, МПа/У, м3: 0,6; Г, 1,6/1 (3); 2; 3,2 (16);
5; 6,3 (4); 16; 25 (6); и с рубашкой: 1/1 (3); 2; 3,2 (16); 5; 6,3; 10 (4).
С нижним коническим (90°) отбортованным и верхним эллиптиче-
ским днищем. Ру, МПа/V, м3: 0,6; 1/1; 2; 3,2 (16); 5; 6,3; 10 (4);
и с рубашкой: 1/1; 2; 3,2 (16); 5; 6,3; 10 (4). С нижним кониче-
ским (90°) неотбортованным и верхним плоским днищами со змее-
виком и без него. Ру, МПа/V, м3: атмосф./Ю (30); 16 (4); 25 (16).
С плоскими днищами со змеевиком и без него. Ру, МПа/V, м?:
атмосф./Ю (6); 16 (4); 25 (16).
18.3. Вертикальные разъемные аппараты. С эллиптическими
днищем и крышкой. Ру, МПа/V, м3: 0,6; 1/1 (3); 2; 3,2 (16); и с ру-
башкой: 1/1 (3); 2; 3,2 (16). С коническим (90°) отбортованным
днищем и эллиптической крышкой. Ру, МПа/V, м3: 0,6; 1/1; 2;
3,2 (16); и с рубашкой: 1/1; 2; 3,2 (16).
19. Емкостные сварные аппараты из алюминия (29) [19].
Для работы в качестве подземных резервуаров и передвижных
резервуаров при транспортировке веществ. Мат. (Тст, °C): АДО
(основной); АД1 (<г70); А8 (С50). Болты фланцевых соединений
и мерные колонки указателей уровня: 12Х18Н10Т.
19.1. Горизонтальные неразъемные аппараты. С эллиптиче-
скими днищами, МПа/V, м3: 0,07/2,5; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25;
40; 50; 63; 100; 2,5/2,5: 4; 6,3; и с трубным пучком: 0,07/6,3;
10; 16; 25; 50; 63.
19.2. Вертикальные неразъемные аппараты. С эллиптическими
днищами, Ру, МПа/V, м3: 0,25/2,5; 4; 6,3. С плоскими днищами, Ру,
МПа/V, м3: 0,25/2,5; 4; 6,3. С плоскими днищами. Ру, МПа/V, м3г
атмосф./6,3; 10; 16; 20; 25; 50.
19.3. Вертикальные разъемные аппараты с плоскими днищами,
Ру, МПа/V, м3: атмосф./0,63; 1; 2,5; 4.
20. Фильтры для жидкостей [21 1. Для полного или час-
тичного разделения жидких неоднородных систем типа суспен-
зий.
20.1. Вакуум-фильтры барабанные с наружной фильтрующей
поверхностью, ГОСТ 5748—79. Типа БОК, Зф, м2 /£>б, мм (мат.):
1/1000; 10; 20/2600 (Х18Н10Т); 3,5/1750 (XI7Н13М2Т;
X17H13M3T) (18). Типа БГК: 0,25/500 (Х18Н10Т); 3/1750
(Х17Н13М2Т) (18). Типа БЯК: 40/300 (Х17Н13М2Т) (7). Типа
БВК: 20/2600 (Х18Н10Т); 60/3400 (0X17Н16МЗТ) (18). Типа
БсхОК: 3/1750; 40/3400 (Х18Н10Т) (18).
20.2. Вакуум-фильтры с наружной фильтрующей поверх-
ностью специальные. Гравитационные типа БГВК, Зф, M2/Dg, мм
(мат.): 20/2600 (Х17Н13М2Т; X17H13M3T); 40/3400
(OX 17Н16МЗТ); 60/3400 (0Х17Н13М2Т; 0Х17Н16МЗТ) (18).
Безъячейковые типа БбНК: 1,5/1000 (Х17Н13М2Т); 1/1000;
3/1750; 10/2600 (Х18Н10Т) (18). Гравитационные для ра-
боты с намывным слоем типа БГН: 25/200 (Х18Н10Т) (18).
20.3. Вакуум-фильтры барабанные с внутренней фильтрующей
поверхностью типа ВК, ГОСТ 8722—78. Зф, м2/Пб, мм (мат.):
2,5/2500 (X17H13M3T; Х18Н12МЗТЛ) (18).
20.4. Вакуум-фильтры дисковые. Общего назначения типа ДК,
ГОСТ 5747—80: Зф, м2/Од, мм (мат.): 9; 27/1800; 34; 51;
68/2500 (Х18Н10Т) (21). Специальные типа ДТ: 34; 51; 68/2500
(ВТ1-0) (21).
20.5. Вакуум-фильтры ленточные, Зф, м2//гл, мм//вк, м (мат.):
1,6/500/3,2; 2,5/500/4,8; 3,2/500/6,4; 4/500/8 (Х18Н10Т;
X17H13M3T; 0Х23Н28МЗДТ; ВТ1-1); 10/1250/8
(0Х23Н28МЗДЗТ) (21).
20.6. Вакуум-фильтры карусельные типа К, Зф, м2 (мат.):
100 (0Х23Н28МЗДЗТ; Х18Н10Т) (18).
20.7. Вакуум-фильтры тарельчатые типа Т, Зф, mND?, мм
(мат.): 0,25/600 (Х17Н13М2Т) (18).
20.8. Фильтры листовые. Типа ЛГАж, Зф, м2 (мат.): 20
(Х17Н13М2Т). Типа ЛВАж: 125 (Х18Н10Т).. Типа ЛВАв:
20(Х18Н10Т) (21).
20.9. Фильтры патронные. Типа П, Зф, м2/ппт (мат.): 5/30
(Х18Н10Т). Типа ПА: 2,5/37; 10/109 (Х18Н10Т); 80/241
(ВТ1-0). Типа ПЩ: 2,5/42 (Х18Н10Т); 3,6/77 (X17H13M3T).
Типа ПАр: 80/248 (X17H13M3T); 80/248 (ВТ1-0). Типа ПКФ,
Зф, м3 (мат.): 80 (BT.-0) (21).
20.10. Фильтр-прессы автоматические камерные типа Ф11АКМ.
$ф, м2 (мат.): 2,5; 5; 10; 25 (Х18Н10Т; X17H13M3T;
0Х23Н28МЗДЗТ; ВТЬО); 50 (Х18Н10Т; X17H13M3T; ВТЬО)
(21).
20.11. Фильтр-прессы рамные общего назначения,
ГОСТ 833—80. Типа Ф1Р и ФПР, /рм, мм/Ьрм, мм/5ф, м2 (мат.):
315/45/2; 4; 315/25/2,8; 5,5 (10Х18Н9ТЛ) (21). Типа Ф1М и
ФПМ: 630/45/16; 22; 32; 630/25/22; 32; 820/45/40; 50; 63;
820/25/56; 80; 1000/45/80; 100; 1000/25/112; 140
(Х18Н10Т) (21). Типа Ф1Г и ФПГ: 820/45/40; 50; 63; 820/25/56;
80; 1000/45/80; 100; 1000/25/112; 140 (Х18Н10ТЛ;
Х18Н10Т) (Х18Н10Т) (21).
20.12. Фильтры емкостные типа ЕГР, Хф, м2/Гсс, л, (мат.):
1/800 (Х18Н10Т); 1,5/2000 (X17H13M3T; 20К + Х17Н13МТТ).
Типа ЕДГР: 1,5/2500 (ВТЬО) (21).
21. Химическая малогабаритная аппаратура со взрывозащи-
щенным электрообогревом [21 ]. Для проведения процессов в жид-
ких однофазных и многофазных средах. Мат. 12Х18Н10Т;
10Х17Н13М2Т.
21.1. Реакторы типа РЗЭВ и РЗЭЯ; Р 0,6 МПа, Т с 200 °C, V,
л/Хтп, mW8„, кВт: 25/0,3/6; 63/0,55/8; 100/0,83/12;
250/1,55/18; 630/2,8/36(3).
21.2. Автоклавы типа АЭП; Р с 10 МПа: Т с 250 °C; V,
л/Хтп, м2Жэп, кВт: 10/0,15/4; 25/0,3/6; 63/0,55/9;
100/0,83/12; 250/1,55/24 (3).
22. Насосы. Для перекачивания химически активных и ней-
тральных жидкостей. Исполнение по мат.: К — 12Х18Н9Т; К1 —
ЮХ21Н5Т; Е — 10Х17Н13М2Т; Е1 — 08X21Н6М2Т; И —
06ХН28НДТ; Т — ТЛЗ; Д — 4X28.
22.1. Центробежные горизонтальные и вертикальные химиче-
ские насосы с проточной частью из металла [22]. ГОСТ 10168—75.
Исполнение по мат.: К; KI; Е; Е1; И; типа X, Q. м®/ч/Н, м: 3—
45/10—90 (32); 45—280/13—240 (33); типа ХО: 3—45/10—95
(31); 45—280/21,3—140 (33); типа АХ: 8—90/10—53 (31);
45—160/26—54; 500/26—37 (33); типа ТХ: 20/13—18 (31,
35); 90—280/35—72; 800/46—70 (33). Исполнение по мат.:
К; Е; типа ХПО, Q, м3/ч/Н, м: 500—1600/14—34 (33). Исполнение
по мат.: Т; типа X, Q, м3/ч/Н, м: 8 — 20/10 — 31 (33); 45 —
160/20—140; 280/24—72 (34); 280/20—29; 500/23—37 (17).
22.2. Центробежные погружные химические насосы [23],
ГОСТ 10168—75. Исполнение по мат.: К; Е; И; типа ХП, Q,
м3/ч/Н, м: 20/19—31 (31); 45—280/19—54 (34); типа АХИ:
8—20/20—40 (31); 45/20,7—31 (34); типа АХПО: 8/26,5—40
(31); 45/30—54 (34); типа ТХИ: 8—45/20—40 (31); 90—
160/18—49 (34); 160/11,6—29 (34; 35); 500/15—20 (33); ти-
па ХИО: 45/52—110 (34).
22.3. Центробежные консольные насосы унифицированного
Ряда [24], ГОСТ 24578—81. Типа X, Q, м3/ч/Н, м (исполнение
по мат.): 12,5—100/20—32 (Д) (36); 12 5—25/20—32 (Т) (37)"
50—100/32—50 (К; Е; И) (36). Типа АХ: 25—80/12—50 (Д;
К; KI; Е; Е1; И) (31); 125/32—50 (И) (38).
22.4. Центробежные грунтовые насосы [25]. Типа ГРТ, Q,
ма/ч/Н, м (мат.): 50—4000/16—71 (сплав И4Х28Н2) (43). Типа
ГРТ2: 8000/71 (И4Х28Н2; 40Х; Х30Н2) (2). Типа ГРК: 50 —
1600/16—50 (И4Х28Н2) (43). Типа ГРУ: 800 — 2000/25 — 63
(И4Х28Н2) (43).
22.5. Центробежные герметичные электронасосы (44) [26].
Исполнение по мат.: К, KI; Е. Электронасосы, ГОСТ 20791—83:
типа ЦГ, Q, ма/ч/Н, м: 3—200/12,5—50; типа ГХ: 8—90/18—88;
типа ХГВ: 45—90/90—143. Специальные электронасосы типа
БЭН, Q, м3/ч/Н, м: 10—170/12—44.
22.6. Осевые химические насосы типа ОХГ (33) [27],
ОСТ 26-06-1101—74. Q, м3/ч/Н, м (исполнение по мат.): 450—
11200/2,6—8 (К; Е; И); 2900—4250/7,5 (И).
22.7. Осевые вертикальные насосы (33) [28], ГОСТ 9366—80.
Мат. 12Х18Н9ТЛ; 10Х12НДЛ; 10Х18НЗТЗД2Л. Типа OB; Q,
м3/ч/Н, м: 2520—124200/4,5—19. ТипаОПВ: 10700—124200/4,6—19.
22.8. Дозировочные насосы и агрегаты [29].
22.8.1. Одноплунжерные электронасосные агрегаты. Для уста-
новок общепромышленного применения, мат. 12Х18Н9Т; 20X13:
типа НД, Q, л/ч/Р, МПа/№пр, кВт: 0,4—100/1—6,3/0,25; 40—
160/1,6 — 10/0,55 (39); 16 — 630/1—40/1,1; 1000/1/2,2;
100—2500/1—25/3 (40); типа НД ...Р и НД... Э: 25 —
100/1—40/0,25; 160 — 250/1,6 — 2,5/0,55; 100 — 630/1 —
6,3/1,1; 63—1000/1—16/2,2; 63—2500/1—40/3; (40). Силь-
фонные типа НДС; мат. 12Х18Н9Т, Q, л/ч/Р, МПа/И7пр, кВт:
40 — 160/0,25/0,12 (39). Герметичный типа ГНД; мат.
10Х17Н13М2Т, Q, л/ч/Р, МПа/№пр, кВт: 10/25/0,27 (41). По-
гружные типа НД ... Р; мат. 12Х18Н10Т, Q, л1ч1Р, МПа/Ц7пр,
кВт: 250/0,63/0,75; 630/0,63/1,1; 1000/0,25/3;
1600/0,63/2,2 (40).
22.8.2. Одноплунжерные насосы, мат. 12Х18Н10Т. Типа НД,
Q, л/ч/Р, МПа: 0,04—0,63/0,63 (39). Типа НДСП: 1,6—16/0,25 (40).
22.8.3. Многоплунжерные электронасосные агрегаты (40).
Трех- и шестиплунжерные типа ЗНД ... Р; ЗНД ... Э; 6НД ... Р;
6НД ... Э с №пр 0,25 кВт, мат. 12Х18Н9Т, 20X13; Q, л/ч/Р, МПа
(на один плунжер): 2,5— 100/1 —40. Трехплунжерные типа
ЗНД ... Р с 1Гпр 0,75 кВт, мат. 12Х18Н9Т, Q, л/ч/Р, МПа (на один
плунжер): 6,3-160/2,5—4. Семиплунжерные типа 7НД ... Р с И7пр
3 кВт, мат. 12Х18Н9Т, Q, л/ч/Р, МПа (на один плунжер): 100—
2500/1—6,3.
22.8.4. Синхродозировочные электронасосные агрегаты (40)
2ДА; 4ДА; 6ДА; мат. 12Х18Н9Т; 20X13; Р, МПа 10; №пр 2,2—
5,5 кВт; Q (на один насос типа ДА): 160—4000 л/ч.
22.9. Поршневые насосы и электронасосные агрегаты общепро-
мышленного применения [30].
22.9.1. рехплунжерные насосы и электронасосные агрегаты
на их основе, ГОСТ 19028 — 73. Мат. 20X13; 30X13;
10Х17Н13М2Т; 12Х18Н10Т; титан и его сплавы. Типа ГГГ и
ПТр, Q, м3/ч/Р, МПа; 1—16/2,5—40 (39). Типа Т-2: 2,5—40/2,5—
40 (42).
22.9.2. Электронасосные агрегаты. Типа ЭНП (42), мат.
10Х17Н13М2Т; 14Х17Н2 (шток), 40Х (вал; червяк); Q, м3/ч/Р,
МПа: 10—63/2,5—10. Типа ПН (39); мат. 20X13 (шток); Q,
мЧч/Р, МПа: 0,4—1,6/16. Типа ПТ (42), мат. 40Х, 20Х, 12Х18Н9Т,
08Х18Н10Т, 14Х17Н2; Q, м3/ч/Р, МПа: 1,6—6,3/16. Типа Пр
(42), мат. 30X13 (шток), 20Х, 40Х; Q, м3/ч/Р, МПа: 5/1. Типа Т
(трехплунжерный) (42), мат. 40Х; 20Х; 12ХНЗА; Q, л/ч/Р, МПа:
0,85/42,5.
22.10. Поршневые паровые насосы (41) [311, ГОСТ 11376—77.
мат. 20X13 (шток гидравлического поршня). Типа ПДГ; Q,
м3/ч/Р, МПа: 2,5—60/0,4—2. Типа ПДВ; Q, м3/ч/Р, МПа: 10—
25/0,4—5; 60—250/0,8—1,6.
2.2. ОБОРУДОВАНИЕ
ИЗ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На предприятиях химической промышленности для хранения
и транспортировки жидких агрессивных сред, отсоса газовоздуш-
ных смесей и других целей применяют оборудование из конструк-
ционных пластмасс. Такое оборудование, в основном трубопро-
воды, изготавливают на заводах химической или других отраслей
промышленности. Имеется опыт его изготовления в антикорро-
зионных мастерских предприятий и организаций.
Характеристика материалов [32—341
В качестве конструкционных пластмасс используют полиоле-
фины (полиэтилен и полипропилен), фторопласт, пентапласт,
поливинилхлорид, фаолит, стекло- и углестеклопластики
(табл. 2.6, 2.7).
Полиэтилен (ГОСТ 16338—77) высокого (ВД) и низкого (НД)
давления имеет высокие прочность и химическую стойкость к ки-
слотам, щелочам, органическим растворителям при температуре
До 60 °C. Он легко обрабатывается металлорежущим инструмен-
том, хорошо сваривается, морозостоек (60—70 °C).
Полипропилен (ТУ 38-10288—75) по механической прочности
и химической стойкости не уступает полиэтилену, обладает более
высокой теплостойкостью (120 °C), но уступает ему по морозо-
стойкости (5—15 °C).
Фторопласт имеет теплостойкость до 260 °C, химическую
стойкость ко всем кислотам (включая сильные окислители), щело-
Таблица 2.6
Физико-механические свойства пластмасс, применяемых для изготовления
оборудования
Показатели Полиэтилен Полипро- пилен Певтаплает
ВД низкой плотности НД высокой ПЛОТНОСТИ
Плотность, кг/м® Предел прочности, МПа 920—930 930—970 900—910 1400
прн разрыве 9,54-15 224-33 254-40 404-45
прн сжатии 12,54-14 40—45 604-70 85
при изгибе 124-17 204-38 804-110 60
Ударная вязкость, Дж/м2 — — (304-60)-10® (40—80)-10®
Относительное удли- нение прн разрыве, % 3504-600 3004-800 1004-200 20—40
Коэффициент линей- ного температурного расширения, °C-1 (25—28); 10~5 2Ы0-§ 11-10"§ 8,2-10-5
Теплостойкость по Мартенсу, °C 60 75 100 120
Коэффициент тепло- проводности, Вт/(м-К) 0,25—0,29 0,4 0,175 0,21
Водопоглощение за 1 ч прн кипячении, % 0,02 0,034-0,04 0,01 0,01
Показателя Фторопласт Винипласт Пластикат
Ф-3 Ф-4 57-40 ПХ-2
Плотность, кг/м® Предел прочности, МПа 2090—2160 2190 1380—1430 1200—1260 1300
при разрыве 304-38 214-24 40460 12,5 19
при сжатии 154-20 12 804100 ——» ——
при изгибе 604-80 10,7414 904120 — —
Ударная вязкость, Дж/м® (1964 4-156)-10® 98-10® 50-10® — •—
Относительное удли- нение прн разрыве, % 50470 350 10415 190 250
Коэффициент линей- ного температурного расширения, “С-® — (8425) х ХЮ"® 7-10-® (548)-10"» (548)-10“®
Теплостойкость по Мартенсу, °C 70 200 70—85 55480 80
Коэффициент тепло- проводности, Вт/(м-К) 0,25 0,1440,16 0,15 —
Водопоглощенне за 1 ч прн кипячении, % 0,00 0,00 0,140,3 0,51
Таблица SJ
Фнзико-механнческие свойства стеклопластиков
Марки стеклопластике®
Показатели СТ911-С ЭФ-32-301 КАСТ птк На основе смол ПН-I. ПН-16
Связующее Полиэфир- акрилатная смола Эпоксидно- фенольная смола Феноло- формаль- дегидная смола с поли- винилаце- татом Феноло- формаль- дегидная смола Полиэфир- ная смола
Плотность, кг/м3 Прочность, МПа 1 700 1 700 1 850 1 350 1650
при разрыве 120 — 150—260 — 132—275
при изгибе 120 — 100—270 —— 145—245
Модуль уп- ругости, МПа 21 000 22 000 22 000 10 000
чам, растворителям при температуре до 160 °C. Он не стоек к дей-
ствию фтора и расплавов щелочных металлов. Температура стекло-
вания фторопласта — минус 120 °C, поэтому его можно приме-
нять на холоду.
Для изготовления оборудования используют фторопласт марок
Ф-3 (ГОСТ 13744—76), Ф-4 (ГОСТ 10007—80) и 4Д
(ГОСТ 14906—77).
Пентапласт (ТУ 6-05-041-707—84) — высокопрочный термо-
пласт, стоек к кислотам (в том числе окислителям), щелочам при
температуре до 130 °C; выпускают в виде непластифицированных
(ПЛ) и пластифицированных листов. Недостаток — высокая хруп-
кость, особенно при пониженных температурах (ниже 10 °C).
Поливинилхлорид используют двух типов: жесткий — вини-
пласт прессованный и экструзионный (ГОСТ 9639—71) — и пла-
стифицированный— пластикат (ТУ 6-05-1146—75).
Винипласт имеет высокую механическую прочность и хи-
мическую стойкость к действию кислот и щелочей до 60 °C. По
Диэлектрическим свойствам он стоит в одном ряду с полиэтиленом.
К недостаткам винипласта следует отнести высокую хрупкость
(низкую ударную вязкость) и низкую морозостойкость.
Винипласт легко обрабатывается металлорежущим и деревооб-
рабатывающим инструментом, штампуется, сваривается.
Пластикат отличается непроницаемостью, эластич-
ностью и высокой химической стойкостью в различных средах,
кроме органических растворителей. Температурный предел его
применения 60 °C, при температуре выше 140 °C пластикат разла-
гается с выделением хлорида водорода.
Фаолит (ТУ 6-05-1169—75) — пластическая масса на основе
феноло-формальдегидной смолы, наполненная антофиллитовым
или хризотиловым асбестом, графитовым или кварцевым песком,
тальком.
Отвержденный фаолит характеризуется высокой стойкостью
к кислым средам, кроме окислителей; нестоек в щелочах. Изделия
из фаолита можно эксплуатировать при более высокой темпера-
туре (до 120 °C), чем из винипласта и полиэтилена.
Текстофаолит состоит из нескольких слоев фаолита с проложен-
ными между ними слоями ткани (стеклоткани, стеклосетки, уголь-
ной, хлопчатобумажной и т. д.). Изделия из текстофаолита имеют
в 1,5—2 раза большую прочность, чем из фаолита.
Стеклопластики и углестеклопластики — получают на основе
различных синтетических смол (феноло-формальдегидных, поли-
эфирных, эпоксидных и др.) и стекловолокнистых и углеволокни-
стых тканых и нетканых наполнителей [35—38].
Химическая стойкость стеклопластиков определяется свой-
ствами связующего [36].
Бипластмассы — конструкционные материалы, изготовленные
из упрочненных стеклопластиком термопластов. Применяемые тер-
мопласты (винипласт, полиэтилен и т. д.) обеспечивают необходи-
мую химическую стойкость конструкции, стеклопластик — меха-
ническую прочность и более высокую теплостойкость.
Промышленное оборудование
' В промышленности выпускается большой ассортимент труб
и деталей трубопроводов из пластмасс для транспортировки жид-
ких и газообразных агрессивных сред (табл. 2.8, 2.9) [39, 40].
Номенклатура аппаратов из пластмасс, выпускаемых серийно
в промышленном масштабе, невелика.
Из фторопласта-4Д выпускают тепломассообменные аппараты
с поверхностью теплообмена до 32 мг (конденсаторы кожухотруб-
ные, продукционные холодильники, дефлегматоры) [41 ]. Имеется
положительный опыт их эксплуатации в условиях производств
серной и азотной кислот различных концентраций в интервале
температур от —100 до 200 °C.
Из фаолита изготавливают емкостные аппараты (баки, сбор-
ники, ванны прямоугольные) и аппараты колонного типа (скруб-
беры и абсорберы) по ТУ 6-05-1268—76.
В настоящее время разработаны изделия из стеклопластиков
следующей номенклатуры: технологические трубопроводы и газо-
ходы диаметром до 2 м, емкостные аппараты горизонтальные и вер-
тикальные диаметром До 2 м (рис. 2.1), резервуары цилиндрические
вертикальные объемом от 0,16 до 100 м3, крупноблочные резервуа-
Таблица 2.8
Изготовители труб и деталей трубопроводов,
предназначенных для транспортировки агрессивных сред
Изделие Диаметр наружный, мм Изготовитель
Трубы напорные из полиэтилена низкого давления типа Л, СЛ, С, Т из полиэтилена высокого давления типа Л, СЛ, С, Т из полипропилена типа Л и С из поливинилхлорида ти- па СЛ, С, Т, ОТ Детали соединительные (угольники, тройники, втулки под фланцы, пере- ходы) из полиэтилена низкого давления из полиэтилена высокого давления из поливинилхлорида 10—160 16—160 20—630 63—160 10—160 20—160 20—280 10—250 10—315 50 20—315 40—225 110—315 Симферопольский завод пластмасс, Сальянский завод по переработкепласт- масс Борисовский завод пластмассовых из- делий Вильнюсский завод пластмассовых из- делий ПО «Тамбовмаш» Олайненский завод по переработке пластмасс Джизакскнй завод пластмасс Московский нефтеперерабатывающий завод Владимирский химический завод, ОНПО «Пластполимер» (Ленинград) ПО«Коруид» (г. Дзержинск, Горьков- ской обл.) Джизакскнй завод пластмасс Сызранское ПО «Пластик» Дорогомиловское НПО «Пластик» (Мо- сква) Броварский завод пластмасс Вильнюсский завод пластмассовых из- делий, Казанское ПО «Оргсиитез» Олайненский завод по переработке пластмасс, Симферопольский завод пластмасс Броварский завод пластмасс. Сызран- ское ПО «Пластик», Дорогомиловское НПО «Пластик»
Примечай» е. Трубы типа Л (легкие) — рассчитаны иа давление 0,25 МПа»
СЛ (среднелегкие) — 0,4 МПа; С (средние) — 0,6 МПа; Т (тяжелые) — 1,0 МПа; ОТ
(особо тяжелые) — 1,6 МПа.
ры диаметром от 4,5 до 10,5 м, колонные аппараты (рис. 2.2) и газо-
отводящие стволы высотных выхлопных труб диаметром 2 м,
высотой 100 м (рис. 2.3).
Перечень оборудования из стеклопластиков приведен в
табл. 2.10.
Трест «Востокхимзащита» (г. Челябинск) по заказам изготав-
ливает из бипластмасс воздуховоды круглые и прямоугольные
Диаметром (стороной) 0,25—2 м и длиной 0,4—3,2 м, гальва-
Характеристика труб и деталей трубопроводов из полимерных
Трубы и детали Нормативная
на трубы
Из полиэтилена низкого давления Из полиэтилена высокого давления Полипропиленовые Винипластовые Винипластовые раструбные Фторопл астовые Фаплитовые Из стеклопластика ГОСТ 18599—83 ГОСТ 18599—83 ТУ 38-102-100—76 ТУ 6-19-231—83 ТУ 6-05-1573—77 ТУ 6-19-231—83 ТУ 6-05-387—79 ТУ 6-05-1170—76 и нормаль 24.39 ВХЗ ТУ 6-19-287—85
Рис. 2.1. Емкость из химически стойкого стеклопластика:
I — корпус емкости; 2 — лестница металлическая; 3 — приформоека; 4 — полимер-
бетон; 5 — анкерное крепление.
Таблица 2.9
материалов, предназначенных для транспортировки агрессивных сред
документация Рабочее давление, МПа, не более Температура среды, °C Диаметр труб внутри, мм Длина труб, ы
на детали трубо- проводов
ТУ-6-19-213—83 1,0 От —30 до +60 °C 10—600 500—1000 6—12
ОСТ 6-05-367—74 1,0 От —30 до +60 °C 10—150 6—12
ОСТ 36-55—81 1,0 От 0 до 100 °C 25—300 6—12
ТУ-6-19-222—81 1,6 От 0 до 60 °C 10—400 5,5
ТУ 6-19-221—83 ТУ 6-19-223—83 1,0 От 0 до 60 °C 50—300 5,5—6
ТУ 6-05-987—79 0,5 От —60 до +15 °C 25—400 0,5—3
ТУ 6-05-1170—76 0,47 От —30 до +120 °C 32—350 1—2
— Безнапор- ные и до 0,6 От —30 до +80 °C 400—2400 5,5 и 1,1
нические ванны объемом 0,18—3,92 м3, аппараты цилиндрические
с плоскими и эллиптическими крышками диаметром 0,6—2,8 м и
высотой 0,53—7,96 м; вертикальные со съемными крышками Диа-
метром 0,4—1 м и высотой 0,545—1,45 м; стволы вытяж-
ных труб диаметром 1—3 м и высотой 200 м (из царг длиной до
3 м).
Трест «Уралметаллургмонтаж» (г. Свердловск) изготавливает
и монтирует из текстофаолита по заказам вытяжные трубы
высотой 60—250 м и Диаметром газоотводящих стволов 1,7—
4,5 м.
Таблица 2.10
Промышленное оборудование из стеклопластика
Наименование Нормативная документация Завод-изготовитель
Емкости горизонтальные (10, 16 и 25 м3) Детали прессованные для гальванических ванн линии АГ-38М из препрега марки ППМ-15сх Емкости-цистерны бипласт- массовые для транспорти- ровки жидких комплексных удобрений ТУ 6-11-560—84 ТУ 6-11-582—84 ТУ 6-11-559—83 ПО «Стеклопластик» (г. Се- веродонецк) Калининский завод стекло- пластика и стекловолокна ПО «Стеклопластик» (г. Се- веродонецк)
Рис. 2.2. Колонна из химически стойкого стеклопластика:
1 — крышка; 2, б — болтовое соединение крышки с корпусом и царг корпуса накид-
ными фланцами; 3 — царга из стеклопластика; 4 —- уголок стеклопластиковый для кре-
пления распределительной тарелки; 5 —- прнформовка§ 7 — иасадка из колец Раш ига;
о — полимербетон.
Рис. 2.3» газсотзодящий
ствол вытяжной башни-
трубы:
1 — каркас; 2 — царга;
3 — фартук из пластиката;
4 — шланг резиновый; 5 —
герметик; 6 ~~ прокладка.
Изготовление и монтаж оборудования
в антикоррозионных мастерских
Технология изготовления оборудования (трубопроводов, газо-
ходов, стволов газоотводящих труб, ванн и т. д.) из конструкцион-
ных пластмасс достаточно проста и может быть использована при
их изготовлении в антикоррозионных мастерских промышленных
предприятий.
Ниже даны краткие сведения о правилах изготовления и монта-
жа оборудования из винипласта, бипластмасс, стекло- и углестек-
лопластика.
Изготовление оборудования из конструкционных пластмасс
следует выполнять в специальном помещении, оборудованном при-
точно-вытяжной вентиляцией во взрывобезопасном исполнении.
Работы должны проводиться при температуре не ниже 10—15 ®С
и относительной влажности воздуха не выше 70 %.
Оборудование из винипласта. Изготовление оборудования из
винипласта включает следующие стадии: подготовку материала,
формование деталей оборудования из предварительно нагретых
винипластовых листов (термомеханическая обработка), соединение
деталей, монтаж оборудования, проверка качества [42].
Подготовка материалов заключается в сорти-
ровке листов винипласта, термообработке листов и сварочных
прутков при 130—140 °C, механической обработке. Термообработку
листов и сварочных прутков проводят в нагревательном шкафу
в течение 30—40 мин. Сварочные прутки охлаждают в подвиж-
ном состоянии в пучке. Механическую обработку — раскрой,
обточку, высверливание отверстий, снятие фасок — проводят
при температуре 10—60 °C. При более низкой температуре об-
работки винипласт растрескивается. Режут винипласт на круг-
лопильных универсальных станках Ц-6-2, укомплектованных
пилами с дисками диаметром 320—500 мм, ленточными пилами
ЛС-40, переносными электропилами типа ИЭ-5106, при небольших
объемах — ручной ножовкой. Отверстия высверливают на элект-
рических, пневматических или ручных сверлильных машинах,
снятие фасок (кромок) — напильником, рубанком ручным или
электрорубанком с углом заточки менее 50°. Фаску снимают под
углом 27—30° при толщине листа до 5 мм и 35—45°—более 5 мм.
Формование деталей из подготовленных листов
винипласта производят гнутьем и штамповкой, при этом листы
предварительно нагревают. Оптимальная температура нагрева
винипласта 130—140 °C, при 170 °C возможно расслаивание прес-
сованного винипласта, а при дальнейшем повышении темпера-
туры — разложение как прессованного, так и экструзионного
винипласта.
Винипласт нагревают горячим воздухом в нагревательных шка-
фах (печах), в жидкостных ваннах или открытым пламенем. Про-
должительность нагрева винипластовых листов перед формова-
нием зависит от их толщины и составляет 2 мин на 1 мм при 130 °C
и 1,5 мин при 140 °C. Например, винипласт толщиной 5—6 мм
нагревают при 130 °C в течение 10—12 мин. При формовании изде-
лий гнутьем винипласт нагревают в месте изгиба. Ширина зоны
нагрева зависит от толщины листа и должна быть в 3—5 раз больше
ее. Угол загиба должен быть тупым, а радиус закругления рав-
ным 2—3-кратной толщине листа. Для гнутья листов обечаек и
царг аппаратов или воздуховодов используют деревянные или
металлические оправки (болванки) соответствующей формы.
При формовании штамповкой подогретые до определенной
температуры листы винипласта прессуют под давлением и охла-
ждают. Плоские детали толщиной 1—5 мм штампуют на эксцентри-
ковых, рычажных или винтовых прессах; перед штамповкой заго-
товки нагревают до 25—30 °C. При формовании деталей выпуклой

Рис. 2.4. Виды сварных швов:
а — стыков» ; б — нахлесточые; в —»воаииоаые; е —угаовой;
I — V-образный; 2 — Х-обраакый; 3 — двусторонний^ 4 — раструбный узел; В—7 —
угловые внутренние; в. S — то же наружные.
формы листы винипласта нагревают до 130 (при толщине вини-
пласта 3—8 мм) или 140 °C (при толщине 9—15 мм) и штампуют
на гидравлических прессах с помощью пуансонов и матриц; при
этом удельное давление при штамповке должно быть 2—3 МПа.
Извлекают изделия из пресс-формы при температуре не выше 70 °C,
охлаждая водой, мокрой губкой и т. д.
Соединение деталей осуществляют методом прут-
ковой сварки. Угол раскрытия шва зависит от толщины листов
винипласта и составляет 55—60° при толщине листов до 5 мм и
70—90Q при толщине листов более 5 мм. Диаметр сварочных прут-
ков выбирают в зависимости от толщины листов винипласта: при
толщине листа 2—5 мм диаметр прутков 2 мм, при толщине 4—
16 мм — 3 мм, а при толщине более 16 мм — 3,5 мм. Применение
прутков диаметром более 3,5 мм не рекомендуется из-за трудности
их прогрева на всю толщину в процессе сварки. При необходи-
мости сварку проводят спаренным прутком.
В зависимости от назначения и конструктивных особенностей
винипластового изделия применяют различные сварные швы
(рис. 2.4): двухсторонний X-образный для соединения деталей
и конструкций, к которым предъявляют высокие требования
по прочности, водо- и газопроницаемости; односторонний V-образ-
ный — преимущественно при сварке винипласта толщиной до 5 мм,
односторонний V-образный стыковой — для соединения участков
трубопроводов, коробов воздуховодов; валиковый, или тавровый,
(одно- и двухсторонний) — для приварки ребер жесткости (снару-
жи аппарата) или сварки перегородок, полок и диафрагм (внутри
аппарата); угловой — при сварке днищ и крышек аппаратов, при-
варке фланцев к трубам и т. д.; нахлесточный — для сварки рас-
трубов при монтаже трубопроводов, а также наваривания банда-
жей (элементов жесткости) на аппараты.
Прочность сварного шва должна составлять не менее 70—80 %
прочности основного материала.
Прутковую сварку винипласта осуществляют с помощью гззо»
вых и электрических горелок.
В зависимости от конструкции электрической горелки, приме-
няемой при сварке, давление воздуха на выходе из наконечника
должно быть от 0,02 до 0,05 МПа, а температура воздуха от 200
до 270 еС. При более низкой температуре уменьшается прочность
сварного соединения, а при температуре выше 270 е С происходит
термическая деструкция винипласта.
При сварке деталей крупногабаритного оборудования (ванн,
труб и т. д.) необходимо усиливать швы дополнительной сваркой.
Например, швы небольших гальванических и электролизных ванн
сваривают только с наружной, а крупногабаритных (длиной более
1м) — с наружной и внутренней сторон.
Монтаж винипластового оборудования проводят из укруп-
ненных узлов, которые при транспортировке закрепляют с по-
мощью струбцин и монтажных траверс.
Детали крупногабаритных ванн и химических аппаратов (с дли-
ной стен более 1 м или емкостью более 3 м3) собирают и сваривают
в металлическом решетчатом сборно-разборном каркасе, на дно
которого укладывают резиновый коврик. При меньших размерах
ванн и аппаратов их собирают вне каркаса и после сварки встав-
ляют в каркас. Следует во всех случаях избегать образования
швов в углах оборудования. Углы конструкций целесообразно
усиливать привариванием винипластовых полос шириной 80—
100 мм и толщиной 5—6 мм. Штуцеры изготавливают из труб --
при диаметре менее 150 мм или гнутьем и сваркой листов вини-
пласта — при диаметре более 150 мм. Вырезать отверстия под
штуцера на стыковых швах недопустимо.
Детали трубопроводов, газоходов и воздуховодов (царги) соеди-
няют между собой двумя способами: неразъемным (сварное соеди-
нение) и разъемным (фланцевое соединение). Сварное соединение
усиливают кольцом из винипласта, которое приваривают к царге
с обоих концов. При разъемном соединении на концах царги при-
варивают бортики, после чего насаживают на них фланцы из стали
или винипласта и соединяют через прокладку. Более распростра-
нен способ соединения на фланцах, изготовленных из винипласто-
вого листа или уголка и приваренных к концам соединяемых царг.
Крепят трубопроводы, газоходы и воздуховоды на сплошной или
подвесной опоре.
Винипластовые трубопроводы укладывают на опорах, а при
транспортировании по ним растворов температурой 35—50 °C —
в лотке; крепят трубопроводы хомутами, расстояние между опо-
рами 0,8-—1,5 м. При транспортировании агрессивных или ядови-
тых растворов на фланцевых узлах устанавливают защитные ко-
жухи из винипласта. При прокладке и монтаже трассы трубо-
проводов уклон должен быть не менее 0,002, в местах возмож-
ного образования застоя и осадков устраивают дренажные
трубки.
Рис. 2.5. Схемы монтажа трубопроводов,
воздуховодов и газоходов:
а — на сплошной опоре; б — на подвесной опоре
в, г — крепление к стене;
1 — газоход (воздуховод; трубопровод); 2 —
отдельно стоящая опора; 3 — подвеска; 4 —
опора-угольник; 6 —опора-кронштейн.
Воздуховоды и газоходы подве-
шивают к перекрытиям или металло-
конструкциям с помощью хомутов и
опор, вертикальные участки крепят
к стенам на кронштейнах из уголка
или хомутах (рис. 2.5).
Система подвесок должна обеспе-
чить свободное перемещение прямых
участков при температурных колебаниях; расстояние между
подвесками не должно превышать 2—3 м. Между хомутами и
прямыми участками прокладывают прокладку из резины или пла-
стиката толщиной 3—5 мм. Высоту подвески винипластовых возду-
ховодов и газоходов устанавливают с учетом расположения линий
пара и конденсата.
При монтаже винипластовых изделий для компенсации тепло-
вых расширений винипласта, особенно на длинных (более 10 м)
отрезках воздуховодов и при монтаже вкладышей крупногабарит-
ных гальванических ванн, устанавливают пластикатные компен-
саторы. Ширина компенсатора 150 мм при толщине 5 мм. Компен-
сатор проваривают с Двух сторон, проверяя герметичность сварки.
Контроль качества изготовленного оборудования
включает проверку сварных швов электроискровым способом в за-
готовках и после окончания монтажа. Аппараты (например, элек-
тролизные и гальванические ванны, мерники) испытывают перед
пуском в эксплуатацию, заливом водой на 48 ч. При этом вода не
Должна просачиваться из сварных швов. Аппараты, предназна-
ченные для работы под давлением, испытывают заливом водой под
Давлением, превышающим на 0,25% рабочее, в течение 2—3 ч.
Давление в аппарате поднимают постепенно во избежание гидрав-
лических ударов.
Дефектные места в сварном шве зачищают вручную или с по-
мощью шлифовального круга, закрепленного на гибком валу пере-
носного шлифовального станка, и дополнительно сваривают.
Оборудование из бипластмасс. Из бипластмасс изготавливают
газоходы и стволы вытяжных труб. Технологический процесс их
изготовления включает следующие операции: подготовку материа-
лов, формование и сборку оболочки из термопласта, нанесение
адгезионного слоя, намотку стеклопластика на оболочку, отвер-
ждение стеклопластика, монтаж оборудования и проверку ка-
чества 143].
Подготовка материалов заключается в сорти-
ровке, нормализации, раскрое листов термопластов, раскрое стек-
лоармирующих материалов, приготовлении адгезионных составов
и связующих для пропитки тканей. .
Из термопластов в основном используют винипласт, реже
полиэтилен или полипропилен, сдублированные со стеклотканью
или байкой. Их подготовка описана выше.
Стеклоткань для удаления парафинового замасливателя про-
каливают в сушильной камере или электропечи при 200—300 °C
в течение 30 мин. Раскраивают ткань с припуском 50—70 мм для
нахлеста на фланец и на цилиндрическую часть аппарата, а также
для перекрывания предыдущего слоя.
Адгезионную композицию, состоящую из 100 мае. ч. клея
ПЭД-Б, 8 мае. ч. отвердителя (ПЭПА, ДЭТА, ТЭТА), 40—50 мае. ч.
молотого кокса и растворителя, получают смешиванием компонен-
тов в чистых и сухих емкостях.
Связующее —смесь смолы ЭД-20 (100 мае. ч.), 10 мае. ч. отвер-
дителя, по 15 мае. ч. белой сажи и дибутилфталата и раствори-
теля приготавливают в растворосмесителях или вручную в емко-
стях. Растворитель вводят в количестве, обеспечивающем время
истечения по вискозиметру ВЗ-4 адгезионной композиции и свя-
зующего 50 с.
Формование частей термопластовой оболочки осуще-
ствляется, как описано выше для винипласта. Сборку отфор-
мованных частей оболочки производят на оправке, после чего швы
оболочки сваривают.
Поверхность термопластовой оболочки очищают от пыли, масел
и грязи, винипластовую оболочку пескоструят для придания ей
шероховатости.
Адгезионный слой наносят волосяной кистью или
валиком за два раза общей толщиной 40—130 мм с сушкой первого
слоя в течение 2—3 ч и второго 20—25 мин при 18—20 °C (до состоя-
ния отлипа).
Намотку стеклопластика производят на уста-
новках, состоящих из горизонтального вращателя с оправкой,
пропиточно-тормозного устройства и экрана с излучателем. Стекло-
Рис. 2.6. Пример конструкции ребра жесткости аппа-
ратов из бипластмасс:
t — винипласт толщиной 20 мм; 2 — стеклопластик; 3 — вини-
пласт толщиной 5 мм.
ткань с нескольких рулонов проходит через
пропиточное устройство ео связующим и нама-
тывается на вращающуюся оправку при регу-
лируемом натяжении. Дополнительно стекло-
ткань прикатывают гладилками. При изготовле-
нии газоходов и стволов труб в качестве
армирующего материала применяют стекло-
ткань (типа Т-11), при изготовлении конструк-
ций, работающих без значительных осевых
усилий, — ровинг. Количество слоев армирую-
щей ткани зависит от марки материала и толщи-
ны стеклопластика. Оболочку из стеклопласти-
ка толщиной до 7 мм формуют непрерывно. При
большей толщине делают перерыв на 2 ч.
Отверждают стеклопластик, нанесенный на термопла-
стовую оболочку, в процессе намотки и после окончания формова-
ния в течение 20 мин. Температура прогрева при этом не должна
превышать 60 °C. Для обеспечения полного отверждения
связующего необходим прогрев готового покрытия в термо-
камерах при 100 °C в течение 2—3 ч или не менее 20 сут при 18—
20 °C.
При формовании аппаратов объемом более 1 м3 для усиления
предусматривают ребра жесткости, изготавливаемые из винипласта
и стекложгута ЖС-04 (МРТУ 6-11-60—67) (рис. 2.6). Для по-
вышения адгезии поверхность термопластов грунтуют клеем
ПЭД-Б.
Готовые конструкции из бипластмасс покрывают в два слоя
огнезащитным составом. Массовый состав огнезащитной компо-
зиции, ч.:
Фосфоакрилат ППН ФА-3 75
Смола ЭД-20 или ЭД-16 25
Полиэтиленполиамии 3
Ускоритель В 4
Огнестойкость бипластмасс обеспечивается также оклеиванием
слоя стеклопластика хлориновой тканью в 1—2 слоя на лаке
ХВ-784.
Монтаж трубопроводов из бипластмасс осуществляют та-
кими же способами, как и винипластовых. Способы соединения
отдельных элементов — фланцевые с прокладкой из химически
стойкой резины или сваркой встык. Вертикальные части газоходов
и вытяжных труб лучше соединять в раструб. При больших диа-
метрах целесообразно при соединении встык накладывать полоски
пластиката на свариваемые плоскости и в дальнейшем это место
усиливать стеклопластиком (рис. 2.7, 2.8).
Рис. 2.7. Виды монтажных соединений трубопроводов:
а — неразъемные встык для царг диаметром менее I м; б — неразъемные встык (поэк°
цня 4 пр внутренней поверхности только для царг диаметром более I м); в — неразъем-
ные враструб; г — неразъемные встык; д — разъемные фланцевые; е — разъемные с бур»
теми; ж — подвижное раструбное;
/ термопласт; 2 — стеклопластик; 3 — усиление стыкового шва стеклопластиком:
4 —* накладка усиливающая нз пластиката; 5 — фланец стекло пластиковый; $ — про»
кладкв; 7 —~ бурт стекло пластиковый; 8 — фланец нанндной металлический; 9 шланг
резиновый: 10 — герметик.
Устанавливают и крепят газоходы на промежуточных опорах,
подвесках и сплошном основании, на вертикальных участках
каждую царгу устанавливают на отдельной опоре.
Рис. 2.8. Устройство компенсаторов температурных деформаций:
t — мриошист; I стеклопластик: 3 — компенсатор нз пластиката.
Подвеску царг газоотводящих стволов тру осуществляют в
специальных стальных каркасах, состоящих из опорных колец,
вертикальных подвесок и опорных элементов.
При монтаже вытяжных труб расстояние между опорными пло-
щадками должно быть кратным 3, но не более 12 м, количество ра-
бочих подвесок — не более 4, опорные кольца для царг должны
состоять из двух полуколец.
Контроль качества осуществляют на всех этапах
изготовления и монтажа оборудования. Проверяют качество мате-
риалов, правильность дозирования связующего, герметичность
термопластиковой оболочки дефектоскопом и качество готового
оборудования.
Метод проверки герметичности термопластовой оболочки элек-
троискровым способом основан на использовании токопроводя-
щего адгезионного слоя (клея ПЭД-Б с графитовым наполни-
телем).
Обнаруженные дефектные места устраняют заваркой
прутком.
Оборудование из стеклопластиков и углестеклопластиков. Техно-
логический процесс изготовления оборудования из стекло- и угле-
стеклопластиков и их монтаж такие же, как при работе с бипласт-
массами. При этом оболочку из термопласта не изготавливают, а
стеклопластик или углестеклопластик наносят непосредственно
на поверхность металлической или деревянной оправки, покрытой
разделительным слоем: кремнеорганической жидкостью ГКЖ-94,
лавсановой пленкой или другим материалом, не имеющим сцепле-
ния со стеклопластиком.
При формовании углестеклопластиковой оболочки предвари-
тельно наматывают два-три слоя углеткани марок УТМ-8 или
ТЭКАРМ на феноло-формальдегидном связующем. В качестве свя-
зующего можно использовать арзамит-раствор с отвердителем —
n-толуолсульфохлоридом. По слою углепластика наносят после-
дующие слои стеклоткани на эпоксидном связующем. С учетом
разности усадочных деформаций стеклопластик наносят после
выдержки углепластика в течение 10—12 ч при 18—20 °C или 2—
3 ч при 80—100 еС.
Соединяют царги с помощью раструбов или фланцев. Бурты
наматывают одновременно с формованием стеклопластиковой или
углестеклопластиковой оболочки, для чего на оправке устанавли-
вают оградительные кольца на расстоянии равном длине царги.
Наматывают армирующие ткани при изготовлении буртов по той
же схеме, что и при изготовлении основной царги. При фланцевом
соединении царг их изготавливают заранее формованием
вручную на специальных матрицах по такой же технологии
и устанавливают на оправку, покрытую разделительным
слоем.
Отверждение готовой царги проводят при 130—180 0С в тече-
ние 2—3 ч. Монтаж оборудования из стекло- или углестеклопла-
стика проводят теми же способами, что и из винипласта или би-
пластмасс.
Качество проверяют внешним осмотром и замером размеров го-
тового оборудования, наливное оборудование — заливкой водой
на 24 ч.
Глава 3
Защита оборудования
неметаллическими химически
стойкими материалами
Более половины оборудования химической промышленности
работает в условиях действия сильноагрессивных сред, когда ско-
рость коррозии незащищенного металла превышает 3 мм/год.
Строго ограниченное применение легированных сталей приводит
к увеличению объемов изготовления оборудования из углероди-
стой стали с последующей защитой его химически стойкими не-
металлическими материалами.
По применяемым материалам и способу получения защитные
покрытия подразделяют на футеровочные, гуммировочные, лако-
красочные и др. Широкое распространение приобретает обкладка
ванн и другого оборудования листовыми полимерными материа-
лами (пластикатом, фторопластом и т. д.). В качестве конструк-
ционных материалов при изготовлении отдельных элементов обо-
рудования используют химически стойкие бетоны. Антикоррозион-
ная защита оборудования неметаллическими химически стойкими
материалами осуществляется, как правило, на месте его монтажа,
небольшая часть работ по защите крупногабаритного оборудо-
вания, в основном гуммированием, выполняется на заводах-изго-
товителях.
В этой главе приведены основные требования к конструкции
оборудования и сооружений, защищаемых от коррозии, правила
подготовки металлических и бетонных поверхностей, основные
правила производства работ, краткая характеристика оборудова-
ния, механизмов и приспособлений, применяемых при производ-
стве антикоррозионных работ, и некоторые сведения по контролю
качества покрытий. Включены сведения о химически стойких мате-
риалах и изделиях, имеющих в настоящее время широкое приме-
нение при защите оборудования и сооружений от коррозии, а также
новых материалах, прошедших опытно-промышленную проверку
и перспективных для широкого использования. Подробные данные
по химической стойкости материалов и покрытий на их основе
в производственных средах будут приведены в соответствующих
выпусках продолжающегося справочного издания «Коррозионная
стойкость оборудования химических производств».
3.1. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ,
ПОДЛЕЖАЩЕГО АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЕ [1, 2]
Стальное оборудование
Конструкция оборудования, подлежащего антикоррозионной
защите, должна отвечать требованиям ОСТ 36-101—83,
ОСТ 26-291—81, ГОСТ 12.3.016—79, СНиП Ш-23—76, а при за-
щите гуммированием — ОСТ 26-17-015—85. Конструкция обору-
дования должна обеспечивать требуемую прочность и жесткость,
исключать возможность образования прогибов или вибрации,
приводящих к образованию трещин и отслаиванию покрытия,
обеспечивать доступ для производства антикоррозионных работ.
В зависимости от диаметра емкостного и реакционного обору-
дования толщина обечайки корпуса должна быть не менее 6, 8,
10, 12, 14 мм при диаметре соответственно 24-6, 8, 10, 14, 18 м.
Оборудование, работающее под налив, диаметром более 10 м и вы-
сотой более 5 м допускается изготавливать из отдельных царг
с уменьшающейся по высоте толщиной в соответствии с расчетом,
при условии что толщина обечайки нижней царги должна быть не
менее указанной выше. Толщину металла плоских днищ и стенок
прямоугольных конструкций (травильных и гальванических ванн
и пр.) следует рассчитывать исходя из обеспечения допустимого
значения прогиба металла — как правило, 2 мм на 1 м длины стен-
ки или диаметра защищаемого аппарата.
Необходимая прочность конструкции оборудования дости-
гается привариванием снаружи ребер жесткости. При нанесении
лакокрасочных и металлизационных покрытий допускается уст-
ройство ребер жесткости внутри аппарата или резервуара с при-
вариванием их сплошным швом. Ребра жесткости не должны
иметь спаренных профилей и пазух, не допускается их привари-
вание на перегородках, подлежащих футеровке.
Газоходы, воздуховоды, газоотводящие стволы вытяжных ба-
шен-труб, подлежащие антикоррозионной защите, при диаметре
до 1 м должны быть разъемными и иметь фланцевые соединения.
Длина царг должна быть, как правило, до 2 м, в отдельных слу-
чаях (в зависимости от применяемого типа защиты и способа
производства работ) допускается их длина до 4 м. При диаметре
газоходов свыше 1 м и защите всеми видами покрытий, кроме
гуммировочного, допускается выполнение сварных соединений
с устройством через каждые 10—12 м длины газохода монтажных
люков диаметром не менее 800 мм. При повороте газохода на 180°
допустимая овальность — 1 % от номинального диаметра, но не
более 20 мм при диаметре свыше 2000 мм.
Рис. 3.1. Крышка с каплеотбойником:
1 — крышка; 2 — каплеотбойник; S — футеровка.
Для обеспечения надежности работы обо-
рудования необходимо правильное конструк-
тивное оформление устройства крышек, шту-
церов, люков. Крышки крупногабаритных
аппаратов и резервуаров, устанавливаемых
вне здания, следует конструировать с укло-
ном не менее 5 %. Конические крышки налив-
ных аппаратов, защищаемые тонкослойным покрытием (гуммиро-
вочное, лакокрасочное и т. д.), и крышки из коррозионно-стойких
сталей, должны иметь каплеотбойник для предотвращения зате-
кания конденсата с поверхности за покрытие (рис. 3.1).
Число штуцеров должно быть минимальным, устанавливать
их предпочтительно в крышках стационарных технологических
люков и верхней части аппарата в газовой фазе (рис. 3.2). В шту-
церах подачи растворов, расположенных в крышках аппаратов,
рекомендуется устанавливать дополнительно съемные патрубки
из химически стойких материалов, имеющие выпуск на 50—100 мм
ниже плоскости крышки. Расположение штуцеров в плоских
днищах недопустимо. При необходимости установки штуцеров
ниже уровня залива их следует располагать в нижней боковой
части аппарата. Патрубки штуцеров и люков должны быть как
можно более короткими, их диаметры выбирают с учетом толщины
последующего защитного покрытия. Применение штуцеров и люков
прямоугольной формы не рекомендуется. Патрубки штуцеров и
люков из углеродистой стали должны привариваться заподлицо
с внутренней поверхностью аппарата, газохода и т. д. Присоедине-
ние трубопровода к штуцерам следует предусматривать фланцевым.
Листы металла при изготовлении оборудования должны быть
сварены стыковым швом с подварочным слоем с защищаемой сто-
роны, все внутренние сварные швы должны быть сплошными, плот-
б
Рис. 3.2. Рациональные зоны расположений штуцеров иа вертикальных (а)
и горизонтальных (б) цилиндрических аппаратах:
I — правильно; 2 — не рекомендуется; 3 — переливной штуцер.
а
ними, гладко зачищенными заподлицо с защищаемой поверх-
ностью, острые грани должны иметь радиус закругления» 5 мм,
сварочный шлак, наплывы в швах и заусенцы недопустимы.
Корпуса аппаратов, во избежание их вибрации, не должны
жестко закрепляться на площадках, предназначенных для уста-
новки движущихся механизмов.
Съемные внутренние устройства (мешалки, нагревательные
элементы, барботеры и т. п.) до начала антикоррозионных работ
следует демонтировать. Применение в защищаемых аппаратах
и резервуарах нагревательных или охлаждающих элементов в виде
рубашек или наружных змеевиков недопустимо, используют
барботеры или змеевики, устанавливаемые внутри аппарата или
резервуара на расстоянии 50—250 мм от антикоррозионного по-
крытия (в зависимости от его типа). Недопустимо попадание пара
на антикоррозионное покрытие.
Наливные аппараты испытывают перед началом антикоррози-
онных работ на прочность, жесткость и герметичность заливом во-
дой на 24 ч при положительной температуре. Аппараты неналив-
ного типа (башни, скрубберы, абсорберы и т. п.) испытывают зали-
вом водой на 24 ч на высоту заполнения агрессивной жидкостью
во время технологического процесса. В остальной части аппарата
сварные швы испытывают капиллярным методом (керосином)
в соответствии со СНиП Ш-18—75.
Железобетонное и бетонное оборудование
Наливное реакционное и емкостное железобетонное оборудо-
вание (отстойники-нейтрализаторы, накопители, усреднители, ап-
параты-экстракторы, кислотохранилища и т. д.) следует изготав-
ливать методом непрерывного бетонирования из плотного монолит-
ного бетона марки В-8. На внутренней поверхности не допускается
наличия раковин, наплывов от опалубки, выступающей арматуры.
При устройстве сооружений в грунте они должны иметь наружную
гидроизоляцию. Железнение внутренней поверхности недопустимо.
Стены железобетонного сооружения не должны быть одновре-
менно несущими конструкциями здания. Железобетонные налив-
ные сооружения следует выполнять цилиндрической формы во
избежание образования в углах трещин. При высоте крупногаба-
ритного прямоугольного сооружения более 4 м для обеспечения
статической устойчивости футеровки стены необходимо бетони-
ровать с наклоном не менее 1/20 их высоты. Допускаемые откло-
нения размеров по вертикали и неровности стен не должны превы-
шать 2 мм на 1 м высоты и быть не более 30 мм при высоте соору-
жения более 20 м. Все отверстия в корпусе сооружения обязательно
Должны быть обрамлены стальными закладными деталями, кото-
рые следует устанавливать в процессе бетонирования. Патрубки
для штуцеров необходимо приваривать к арматуре железобетон-
ного корпуса, они должны иметь фартуки шириной не менее 200 мм.
Металлические фартуки штуцеров должны быть плотно закрепле-
ны в бетоне.
Герметичность наливных железобетонных сооружений прове-
ряют заливом водой до рабочего уровня на 72 ч. Появление течи
и мокрых пятен на внешней поверхности сооружения недопустимо
(может быть только отпотевание). Сооружения, расположенные
в грунте, испытывают до засыпки грунта и устройства наружной
гидроизоляции.
3.2. ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ
Металлическая поверхность
Требования к подготовке защищаемой поверхности изложены
в ГОСТ 9.402—80 «Единая система защиты от коррозии и ста-
рения. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлической по-
верхности перед окраской» и СНиП Ш-23—76 «Защита строитель-
ных конструкций и сооружений от коррозии».
Металлическую поверхность оборудования перед получением
покрытия следует очищать от ржавчины и окалины до второй —
четвертой степени очистки:
вторая степень — при осмотре поверхности невооруженным глазом окалина
или ржавчина не видны;
третья — не более чем на 5 % поверхности имеются пятна и полосы прочно
сцепленной окалины, точки ржавчины, видимые невооруженным глазом; при
перемещении по поверхности прозрачного квадрата размером 25X 25 мм на
каком-либо одном участке окалиной или ржавчиной занято не более 10 % пло-
щади квадрата;
четвертая — не более чем на 20 % поверхности имеются пятна или полосы
прочно сцепленной окалины и ржавчины; при перемещении по поверхности
прозрачного квадрата размером 25X25 мм на каком-либо одном участке поверх-
ности окалиной и ржавчиной занято до 30 % площади квадрата.
До второй степени очищают поверхность под гуммировочные
покрытия, а также под защитные покрытия на основе синтети-
ческих связующих. При использовании природных Смол и жидкого
стекла для покрытий металлическую поверхность очищают до
третьей, а битумно-рубероидной изоляции — до четвертой сте-
пени.
Подготовка поверхности стального оборудования включает
следующие операции: срезку временных монтажных приспособле-
ний (скоб, углов, прутков); устранение задиров, кромок радиусом
менее 0,3 мм, наплывов металла; зачистку сварных швов; очистку
поверхности от жировых загрязнений, окалины, ржавчины; обез-
жиривание, сушку и обеспыливание сухим и чистым сжатым
воздухом.
Очистку от жировых загрязнений (смазок, замасливателей)
или ранее нанесенного покрытия проводят щетками, скребками
или промывкой водой, а обезжиривание — органическими раство-
рителями (растворителем Р-4, уайт-спиритом, бензином).
Из существующих способов очистки от ржавчины оптималь-
ным является пескодробеструйный, позволяющий очищать
металл толщиной не менее 3 мм и удалять окалину. При этом
очищенная поверхность имеет равномерную шероховатость. Для
очистки используют стальной высококремнистый песок, метал-
лическую дробь или кварцевый песок (лучше горный). Кварцевым
песком, образующим вредную силикатную пыль, разрешается
очищать только открытые поверхности. Песок должен быть сухим
(с влажностью не более 5%), не содержать глинистых и пыле-
видных включений, размер зерен от 0,5 до 2,5 мм. Давление сжа-
того воздуха должно быть не менее 0,4 МПа. Внутренние поверх-
ности закрытого оборудования очищают металлическим песком
или дробью, выпускаемой по ГОСТ 11964—81. Давление сжатого
воздуха при этом должно быть в пределах 0,5—0,6 МПа. Метал-
лическую дробь (стальную колотую ДСК с размером зерен 0,2—
0,9 мм, стальную литую ДСЛ с размером зерен 0,3—1,5 мм и чу-
гунную колотую ДЧК с размером зерен 0,5—2 мм) используют
4—5 раз, для чего ее собирают и просеивают. Загрязнение метал-
лического песка и дроби маслом недопустимо. Размер частиц
применяемой стальной дроби зависит от толщины очищаемого
металла: при толщине металла 3—5 мм используют металлическую
дробь с диаметром зерен 0,2—0,4 мм (№ 03); при толщине более
5 мм — диаметром 0,4—1 мм (№ 05 или 08). Чугунную колотую
дробь ДЧК применяют для очистки толстостенных стальных и
чугунных изделий.
Пескодробеструйную очистку проводят с помощью аппаратов
камерного (однокамерные периодического действия или двух-
камерные непрерывного), барабанного и других типов. В ста-
ционарных условиях (в гуммировочной мастерской и т. д.) ис-
пользуют пескоструйные камеры с поворотным кругом, электро-
талями и дробеструйным аппаратом, обычно двухкамерным,
в условиях монтажных площадок — однокамерные дробеструйные
аппараты, из которых наиболее распространен аппарат
АД-150Б, укомплектованный шлангом и двумя типами дробе-
струйных сопел. Сопла должны быть керамическими (например,
типа ЦМ-332), допускается применение сопел из фарфора, от-
беленного чугуна. При небольших объемах работ поверхность
стального оборудования допускается очищать ручным механи-
зированным инструментом — электро- или пневмошлифовальными
машинами, а в исключительных случаях (например, для зачистки
сварных швов) — стальными щетками и скребками. Очищенную
поверхность обеспыливают с помощью волосяной кисти или пыле-
соса.
Характеристика оборудования, применяемого для очистки
металлической поверхности от ржавчины, приведена
в табл. 3.1 [3].
Кроме описанного выше способа для очистки металлической
поверхности можно применять гидропескоструйный, химический.
Таблица 3.1
Характеристика оборудования и механизмов
для очистки металлической поверхности
Показатели Дробеструй- ный аппарат АД-150Б Двухкамер- ный аппарат непрерывно- го действия (44.122) Электрошлн- фовальная машина ИЭ-2004А Угловая реверсивная щетка УПШР-1
Объем камеры, л 150 35 — —
Рабочее давление, МПа 0,6 0,6 0,5
Производительность, м2/ч 10—12 — — —
Расход воздуха, м3/мин 2,5—5,5 5 — 0,8
Диаметр шлифовального — — 150 НО
круга, мм Частота вращения щетки, мин-1 — — 3800 3000
Мощность, кВт — 1,07 0,6
Масса, кг 250 500 0,5 3,4
Габариты, мм 1250Х ююх — 370Х
X 936X 775 X 600X1530 X 125X119
термический или другие способы. Гидропескоструйный способ
заключается в обработке металлической поверхности суспензией
абразива в воде в соотношении от 1 : 6 до 1 : 1. В состав суспензии
вводят также пассивирующие добавки: до 1 % нитрита натрия,
до 2% тринатрийфосфата или до 0,5% хромпика. Термический
способ состоит в быстром нагревании очищаемой поверхности
пламенем кислородно-ацетиленовой горелки или паяльной лампы
и последующем охлаждении. Химический способ заключается
в обработке поверхности оборудования травильными растворами
или пастами или очистке преобразователями (модификаторами)
ржавчины типа ЭВА-01-ГИСИ, ЭВА-0112, ЭП-0180, 444 и др. [4].
Каждый из указанных способов очистки имеет определенные
достоинства. Например, при термическом способе удается полу-
чить хорошо очищенную шероховатую поверхность, не требу-
ющую обезжиривания. После гидропескоструйной очистки бла-
годаря действию пассивирующих добавок обеспечивается защита
металла от коррозии в течение 6 сут. При химическом способе на
поверхности металла образуется фосфатная пленка, способству-
ющая увеличению адгезии покрытия. При использовании спе-
циальных растворов (преобразователей ржавчины или грунтов-
модификаторов), взаимодействующих с продуктами коррозии же-
леза, образуются неактивные поверхностные соединения, которые
предохраняют поверхность оборудования от коррозии в течение
10 сут при толщине ржавчины до 120 мкм или 6 мес при толщине
до 50 мкм.
Указанные способы очистки имеют и недостатки, препятству-
ющие их широкому применению. Например, термический способ
пожароопасен и может использоваться для очистки металла
толщиной не менее 5 мм — при меньшей толщине происходит
деформация металла. Гидропескоструйный и химический способы
трудоемки, они требуют многократной обработки поверхности
(при химическом способе — в три-четыре приема с интервалом
в 1,5—2 ч), промывки, сушки. Использование преобразователей
ржавчины требует предварительного снятия скребками или
щетками отслаивающихся слоев ржавчины, промывки поверх-
ности поверхностно-активным веществом. Применение этого
способа недопустимо при наличии на поверхности металла ока-
лины или старой краски и разрешается только перед защитой
наружной поверхности оборудования лакокрасочными составами.
Бетонная и железобетонная поверхность
Подготовка поверхностей бетонного и железобетонного обору-
дования и сооружений включает следующие операции:
закругление наружных и внутренних острых углов (радиусом
менее 10 мм) срезкой илн заполнением пустот цементно-песчаным
раствором;
очистку от пыли, грязи, масляных пятен, сушку до воздушно-
сухого состояния (влажность не более 5—6%), обеспыливание.
Для очистки используют проволочные щетки или механизирован-
ный инструмент, для обеспыливания — промышленный пылесос.
Подготовку поверхности железобетонных наливных сооруже-
ний проводят после проверки их на прочность и герметичность
заливом водой. При наличии дефектов очищают бетонную поверх-
ность и заделывают дефекты строительным раствором. В особо
ответственных случаях рекомендуется применять полимерцемент-
ные растворы (с добавкой поливинилацетатной эмульсии), обеспе-
чивающие высокие прочностные свойства, сцепление с бетонной
поверхностью и стойкость покрытий к ударным нагрузкам.
При подготовке поверхности, ранее подвергавшейся воздей-
ствию агрессивных сред, ее предварительно тщательно нейтрали-
зуют щелочным раствором или 4—5%-ным раствором кальцини-
рованной соды, промывают чистой водой и высушивают.
3.3. ВЫБОР ВИДА ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ
Выбор вида защитного покрытия определяется многими факто-
рами: назначением оборудования (емкостные или реакционные
аппараты, газоходы и т. д.), габаритами и местом установки
(в помещении или на открытых площадках), наличием внутрен-
них устройств (мешалок, перегородок, опор, тарелок и т. д.),
стойкостью применяемых для защиты материалов к агрессивным
средам. Последний фактор является определяющим, при этом
следует учитывать состояние агрессивной среды (газообразная
сухая, газообразная с возможным образованием конденсата,
жидкая), начальную и конечную концентрацию компонентов
температуру, рабочее давление, наличие абразивных примесей,
возможность солеобразования.
Лакокрасочные материалы (эпоксидные, перхлорвиниловые
и другие) применяют для защиты оборудования от воздействия
агрессивных газов или крышек крупногабаритного наливного
оборудования, эксплуатирующегося в слабоагрессивных средах.
Если требуется повышенная механическая прочность, используют
армированные стеклотканью или другими армирующими тканями
покрытия.
Гуммировочные покрытия обеспечивают защиту оборудования
от воздействия различных сильноагрессивных сред при темпера-
туре до 60—70 °C, а при использовании резин специальных марок
и до 90—100 °C, однако их получение очень трудоемко. Перспек-
тивными, позволяющими механизировать процесс получения,
являются покрытия на основе жидких резиновых смесей
(марок 51-Г-10, У-ЗОМ и др.), а также латексные покрытия полан.
Покрытия на основе жидких резиновых смесей применяют в ка-
честве самостоятельных (чаще всего при защите крупногабаритных
газоходов и крышек реакционного и емкостного оборудования),
а также как подслой под футеровку. Латексные покрытия при-
меняют только как подслой.
Для защиты ванн (гальванических и электролизных), неболь-
ших химических аппаратов находят все большее применение листо-
вые полимерные материалы: пластикат, фторопласт, пентапласт.
Они имеют высокую химическую стойкость, непроницаемость,
и их применение позволяет увеличить реакционный объем обору-
дования, обеспечить требуемую чистоту выпускаемого продукта.
Наиболее широкое применение для защиты оборудования на-
ходят футеровочные и комбинированные защитные покрытия,
включающие непроницаемый подслой и футеровку штучными
кислотоупорными материалами на различных химически стойких
вяжущих. Выбор схемы футеровочного покрытия определяется
условиями эксплуатации оборудования. Оборудование, эксплу-
атирующееся в условиях газообразной агрессивной среды без
образования конденсата или в условиях воздействия крепкой
серной кислоты (сборники крепкой серной кислоты и олеума,
сушильные башни, моногидратные и олеумные абсорберы), как
правило, защищают фасонной керамической плиткой на силикат-
ной замазке. Сборники промывной серной кислоты концентрации
до 45% при температуре 50—80 °C футеруют фасонной керамиче-
ской плиткой на силикатной замазке по непроницаемому подслою
(полцизобутилену). В указанных условиях эксплуатации кислота
из-за пористости футеровочных материалов может проникнуть
к металлу, разрушая его. При наличии в агрессивной среде при-
месей фторсодержащих соединений для защиты используют
углеграфитовые изделия, а в качестве вяжущего — замазку арза-
мит. В табл. 3.2 описаны ориентировочные схемы защитных
покрытий оборудования.
Таблица 3.2
Схемы защитных покрытий
Схема покрытия
Назначение
1 — стальной корпус;
2 — лакокрасочное по-
крытие на основе пер-
хлорвиниловых, эпок-
сидных и других смол
Защита от воздействия агрес-
сивных газов. Защита кры-
шек крупногабаритного на-
ливного оборудования при
воздействии слабоагрессив-
ных сред
1 — стальной корпус;
2 — армированное стек-
лотканью, угольной, хло-
риновой, полипропилено-
вой тканями на основе
полимерных и совмещен-
ных полимерных смол
1 — стальной корпус;
2 — термопласты (пла-
стикат, полипропилен,
фторопласт, пентапласт)
на клеевых композициях
и в виде «свободного»
вкладыша
То же при наличии эрозион-
ных воздействий н условий
повышенной механической
прочности покрытия
Защита малогабаритных хи-
мических аппаратов, тра-
вильных и гальванических
ванн. Агрессивная среда и
температура эксплуатации
определяются свойствами
термопластов
1,-2
1 — стальной корпус;
2 — гуммировочное по-
крытие мягкими рези-
нами, полуэбонитом и
эбонитом с открытой и
закрытой вулканизацией
Защита малогабаритных хи-
мических аппаратов, газохо-
дов, трубопроводов (вулка-
низация под давлением) и
крупногабаритного обору-
дования (открытая вулкани-
зация). Марка резиновой сме-
си выбирается в зависимости
от условий эксплуатации н
методов производства гумми-
ровочных работ
3-5 18-30
1 — стальной корпус;
2 — футеровка кислото-
упорной керамикой на
силикатной замазке (в
один или два слоя)
Защита оборудования с газо-
образной агрессивной средой
без образования конденсата
и без цримесей фторсодержа-
щих соединений. Защита ап-
паратуры для хранения го-
рячего моногидрата серной
кислоты или олеума
Продолжение табл. 3.2
Схема покрытия
3-5 4,5;6 5 Л' 310 Е \\ \ \ Т £ Io о § 1 — стальной корпус; 2 — непроницаемый под- слой (гуммировка; по- линзобутилеи, полан, армированное лакокра- сочное покрытие и т. д.); 3 — футеровка штучны- ми кислотоупорными из- делиями (керамикой, диабазовой или шлако- ситалловой плиткой) на различных химически стойких вяжущих 1 — стальной корпус; 2 — непроницаемый под- слой (гуммировка, по- лан, полиизобутилен и т. д.); 3 — футеровка плиткой АТМ-1; 4 — фу- теровка углеграфитовы- ми блоками (или плит- кой спринг-пласт) на за- мазке арзамит
Назначение
Защита реакционной и емко-
стной аппаратуры, эксплуа-
тируемой при воздействии
сильноагрессивных сред,
исключая среды с фторсодер-
жащими примесями. Защита
шлакоситалловыми плитка-
ми на эпоксидных полимер-
замазках сооружений и хи-
мических аппаратов, экс-
плуатирующихся в условиях
воздействия циансодержа-
щих сред
Защита реакционной и емко-
стной аппаратуры, эксплуа-
тирующейся в условиях воз-
действия фтористоводород-
ной кислоты
3.4. ФУТЕРОВОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ
Особые требования к конструкции оборудования
Футеровочные покрытия — наименее деформативные из всех
видов антикоррозионных покрытий. К конструкции оборудования,
подлежащего футеровке, предъявляют более высокие требования
по жесткости.
При футеровке башенных аппаратов в местах опор внутренних
самонесущих (диафрагмы) и несущих (своды, столбы опор) кон-
струкций с наружной стороны обечайки или днища приваривают
дополнительные элементы усиления (кольца, бандажи, ребра же-
сткости). Такие же элементы усиления должны быть в местах
крепления обслуживающих площадок для снижения местных
напряжений изгиба. Размеры элементов усиления определяют
расчетом. Перегородки в оборудовании, подлежащие футеровке,
должны иметь повышенную жесткость; усиление их ребрами
жесткости недопустимо.
Газоходы должны быть цилиндрическими, что обеспечивает
необходимую жесткость и позволяет исключить их деформацию
Рис. 3.3. Крышка с опорным кольцом:
__ крышка; 2 — футеровка; 3 — опорное кольцо.
и растрескивание футеровки. Допустимый про-
гиб газоходов — не более 2 мм на 1 м длины.
Отклонения от проектного положения вер-
тикальной оси корпуса и вертикальных стенок
футеруемых колонн, башен и других крупно-
габаритных аппаратов (диаметром более 3,2 м)
не должны превышать 0,3% от высоты выверяемой точки над
поверхностью фундамента (но не более ±30 мм на всю высоту).
Крышки оборудования, подлежащие футеровке, следует кон-
струировать эллиптическими или коническими, применение пло-
ских крышек не допускается. Угол наклона конических крышек
при комбинированном футеровочном покрытии должен быть не
менее 45° при диаметре до 2 м и не менее 60° при диаметре более
2 м. В съемных крышках, подлежащих комбинированной футе-
ровке, следует предусматривать опорное кольцо с приваркой его
к фланцу крышки сплошным швом (рис. 3.3).
Штуцеры и люки изготавливают, как правило, из того же
материала, что и корпус аппарата.
Характеристика покрытия и материалов
Футеровочные покрытия должны быть стойкими к действию
агрессивных сред, прочными, устойчивыми к температурным
перепадам, статически устойчивыми. По конструкции они бывают
простыми, состоящими из одного или двух слоев штучных кислото-
упорных материалов; комбинированными, включающими непро-
ницаемый подслой, и сложными. Сложные футеровки обычно
устраивают в крупногабаритных аппаратах, когда в дополнение
к защите стен, днищ, крышек выкладывают из штучных кислото-
упорных материалов опоры под насадку, устраивают перегородки
и т. п.
Оптимальную схему покрытия выбирают с учетом конструкции
оборудования, условий его эксплуатации, свойств применяемых
материалов и в соответствии с данными прочностных и теплотех-
нических расчетов.
Расчеты футеровочных покрытий на прочность, устойчивость,
теплотехнический и другие проводят по СНиП 11-22—-81 «Камен-
ные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования»,
а также [5, 61. Если в соответствии с расчетом температура на
непроницаемом подслое превышает допустимую или максимально
допустимая высота футеровки меньше заданной, толщину покры-
тия следует увеличить. Снижение температурного воздействия
на подслой достигается также введением теплоизоляционной
химически стойкой прослойки (например, слоя листового асбеста),
окрашиванием оборудования снаружи светлой краской, отража-
Свойства керамических штучных
Показатели Кирпич (ГОСТ 474 — 80) марок
А Б Б
Кислотостойкость, %, не менее Водопоглощение, %, не более Прочность, МПа, не менее при сжатии при изгибе Термическая стойкость (число теплосмен), не менее Объемная плотность, кг/мэ Коэффициент линейного термического расширения, °C"1 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С) 98 5,5 60 3 1 (4* 97,5 6,5 52,5 3 '100—230 3—4,9)-1 0,9—1,05 97 6,8 50 3 ) О'6
ющей солнечные лучи, устройством наружной термоизоляции
и т. д. Снижение напряжения в футеровочном покрытии и исклю-
чение возможности образования трещин достигается использова-
нием материалов с близкими коэффициентами линейного рас-
ширения, увеличением толщины непроницаемого подслоя или
заливкой битуминоля в зазор между корпусом аппарата и футе-
ровкой.
Для производства футеровочных работ используют в основном
следующие химически стойкие материалы [1, 7, 81:
штучные кислотоупорные материалы (ке-
рамические кирпич, плитку прямоугольную и фасонную, блоки;
углеграфитовые блоки; графитопластовую плитку прямоугольную
марки ATM и фасонную спринг-пласт; плитки диабазовые и шлако-
ситалловые);
химически стойкие вяжущие (на неорганиче-
ской основе — силикатные, полимерсиликатные, серный цемент
и глетоглицериновые замазки; полимерзамазки — арзамит, эпо-
ксидные, феноло-эпоксидные, полиэфирные и др.).
непроницаемые подслоечные материалы
(полиизобутилен ПСГ, битумно-рубероидные материалы, стекло-
ткань, хлориновую и угольную ткани, картон асбестовый, поли-
мерные пленки).
Свойства футеровочных и подслоечных материалов приве-
дены в табл. 3.3—3.6.
Таблица S.3
кислотоупорных материалов
Плитка прямоугольная (ГОСТ 961 — 84) марок Плитка фасонная Блоки
КФ ткд кш ткш ТУ 21-РСФСР-456—77 ТУ 21-УССР-73—77 (ТУ 21-УССР-74—77)
шамот ДУ НВТ
99 98,3 97,3 97,3 97,3 97,5 98 97,5
0,4 2,0 5,5 7,5 6,8 6,8 3 8,8
150 120 50 50 50 50 100 40
35 20 15 15 — 10 15 10
2 15 2 8 3 3 30 3
— — 2100- -2300 2 100—2200
— — (4,3—4,9)- IO"® (4,3—4,9)- 10'®
— —. 0,9- -1,05 1 ,05-5-1,28 —
Ниже приведена характеристика перспективных материалов,
рекомендуемых для футеровочных работ, но не нашедших пока
широкого применения.
Фасонные изделия из искусственного графита марок ГЭ и МНГ
(ТУ 48-20-40—80), пропитанные феноло-формальдегидной или
Таблица 3.4
Свойства плит из каменного литья
Показатели Диабазовые плнты (ТУ 21-РСФСР-682- 76) Шлакоснталловые плиты (ГОСТ 19246—82)
Плотность, • кг/м3 Потеря массы при истирании, кг/м2, ие более Прочность, МПа при сжатии при изгибе при разрыве Водопоглощение за 1 ч (при ки- пячении), %, не более Коэффициент линейного терми- ческого расширения, °C-1 Твердость по шкале Мооса, ед. Ударная вязкость, Дж/м2 Коэффициент теплопроводно- сти, Вт/(м-°С) 2900—3100 0,8 300—400 60—65 25—30 0,05 (6,1—7)-10-® 7—8 (2,94-5,29)-103 0,8—1 2400—2900 0,6 400—600 65—90 25—35 0 (6,5-7)-10-® 5,7—7,5 (2,94-3,92)-103 0,9—1,14
Таблица 3.5
Физико-механические свойства углеграфитовых блоков и плит

2 ю ю
>>Г| k = £>““ 7
mJ. 1 д <О — со
Показатели ie 2-1 2-6 о
ж5.сч —
® СОСО -7 со -

Е->»
ь-Ьнн <Н
Плотность, кг/м3 1880—2000 1550—1600 1820—1850
Объемная плотность, кг/м8 Прочность, МПа 1400—1600 1450—1600 1800
при сжатии 23—42 18—35 70—100
при разрыве 2—7 8—13 15—22
при изгибе 5—10 10—20 40—50
Пористость, % 17—25 26—32 0
Максимальная рабочая температура, ср 350 400 170
Теплопроводность, Вт/(м- °C) 10,5 105—128 29—41
Коэффициент линейного температур- ного расширения, °C-1 3-10"® 2,6-10-® (8-12)-10-®
фурило-феноло-формальдегидной смолой и прошедшие термо-
обработку при 190 °C, имеют высокую химическую стойкость
к кислым (не обладающим сильными окислительными свойствами)
и щелочным агрессивным средам, солям, растворителям.
Таблица 3.6
Свойства подслоенных материалов
Показатели Полниэобу- тилеи ПСГ (ТУ 38-105203—76) Полиэтиленовая пленка (ГОСТ 10354—82) Поливинилхлорид- ная пластифициро- ванная пленка (ГОСТ 16272—79) Пленка ПДБ (ТУ 21-27-49—76)
Прочность, МПа, не менее
при разрыве 1.5 13—15 10—14 4,0
при изгибе — 10—12 — —
Относительное удлине- ние при разрыве, % Плотность, кг/м3 390 350—450 140—200 47,5
1350—1550 920—930 — —
Коэффициент теплопро- водности, Вт/(м- °C) 0,407—0,42 — — —
Коэффициент диффузии, см2/мин Морозостойкость, °C 2,92-10"6 —. —. 2,92-10'4
—70 —50 —
Модуль эластичности при растяжении Ем, МПа 0,99 — — 12,5
Углеграфитовую шпунтованную плитку спринг-пласт
(ТУ 21-25-36—80) изготавливают на основе природного скрыто-
кристаллического графита и фенол о-формальдегидных связующих.
Температурный предел применения — от —60 до 130 °C. Изделия
спринг-пласт разработаны для защиты оборудования производств
минеральных удобрений взамен углеграфитовых блоков и имеют
более высокие физико-механические свойства. Использование
шпунтованных плиток позволяет снизить толщину футеровочных
покрытий, увеличить реакционный объем аппаратуры, снизить
материалоемкость и массу покрытия.
Активированная полиэтиленовая пленка получается при
обработке коронным разрядом полиэтиленовой пленки, изгото-
вленной методом экструзии из полиэтилена высокого давления
низкой плотности (марки М или С) с шириной полотна 800—
1600 и толщиной 0,2±0,028 мм. Полиэтиленовая пленка не должна
содержать скользящих (Т) и антистатических (А) добавок. Лучше
всего применять пленку, стабилизированную сажей. Применение
пленки из вторичного гранулята не допускается. Срок годности
4 мес. Активация полиэтиленовой пленки не снижает ее химиче-
ской стойкости к действию кислот (кроме концентрированных
азотной и серной), щелочей различных концентраций, раствори-
телей (кроме бензина и бензола).
Материал О КП-ПС (ТУ 38-30559—71) изготавливают дубли-
рованием одного или двух слоев полиэтиленовой пленки со стекло-
тканью (марок Т и др.) в вулканизаторах непрерывного действия
или термокамерах при 140—160 °C и высоком давлении. На по-
верхности материала ОКП-ПС не допускается наличия темных
пятен, свидетельствующих о перегреве полиэтилена, а также
сквозных отверстий.
Полимеррезинодегтебитумная (ПДБ) пленка (ТУ 21-27-49—
76) — рулонный материал, изготовленный из полиэти-
лена, бутилкаучука, битума, газогенераторной смолы.
Пленка химически стойка к серной (до 40%-ной концентрации),
80%-ной фосфорной и 30%-ной соляной кислотам при обычной
температуре, растворам едкого натра любых концентраций,
60%-ной фосфорной кислоте, сульфату алюминия, нитрату аммо-
ния, хлорному железу, сульфату магния, хлориду натрия и воде
при 60 °C.
Атактический полипропилен (ТУ 6-05-1902—81) — аморфный
каучукоподобный продукт серого цвета, при хранении не слежи-
вается. Применяется в виде расплава для нанесения непроница-
емых подслоев, должен содержать не более 15% изотактической
фракции и 2—4% летучих, иметь не более 3% зольности. Тем-
пература воспламенения 270 °C. Покрытие на основе атактического
полипропилена характеризуется стойкостью к минеральным кис-
лотам до 50%-ной концентрации, щелочам, солям и воде при
температуре до 60 °C, ограниченной стойкостью к неполярным
и ароматическим углеводородам.
поливинилхлоридная пленка, армированная стеклотканью,
стойка к серной и фосфорной кислотам до 40%-ной концентрации,
25%-ной соляной, хромовой и хромноватистой кислотам до 20%-
ной концентрации, воде, неполярным растворителям, минераль-
ным маслам. Для изготовления футеровочного материала исполь-
зуют два слоя поливинилхлоридной пленки марки С
(ГОСТ 16272—79) и слой нетканой стеклосетки или стеклоровинга
марки РБН-10-250 (ТУ 11306—74).
Угольную ткань УТ М-8 (ТУ 48-20-17—77) выпускают трех
сортов: УТМ-8-1, УТМ-8-С-1 (с регламентированным содержанием
бора и фосфора), УТМ-8-2 (второго сорта) в виде отдельных кусков
длиной 5 м по основе и 0,6 м по утку. Ткань УТМ-8 имеет высо-
кую кислотостойкость, выдерживает воздействие фторсодержа-
щих соединений.
Карбонизированную ткань марки ТЭКАРМ (ТУ 48-4807-
111/0 — 83) изготавливают из вискозной технической нити.
Размер по основе не менее 5 м, по утку не менее 0,6 м.
Ткань имеет сопротивление при разрыве по основе не менее 490 Н,
по утку 196 Н, зольность не менее 15%, обладает высокой хими-
ческой стойкостью.
Клей 4010 (ТУ 38-105-617—80) — раствор резиновой смеси на
основе натурального каучука в бензине.
Мастика «Вента» (ТУ 21-27-39—77) состоит из нефтяного
битума, бутилкаучука, вулканизующего компонента и активатора
вулканизации, наполнителя и растворителя. Ее выпускают в виде
двух компонентов — А и Б. В состав компонента А входит актива-
тор вулканизации, а компонента Б — вулканизующий агент. Исход-
ная вязкость мастики (время истечения по вискозиметруВЗ-1) 150 с.
Наиболее распространенная схема защиты химических аппа-
ратов, газоходов и сооружений — одно- или двухслойная футе-
ровка штучными кислотоупорными материалами (кирпичом, фа-
сонными изделиями, керамической, диабазовой или шлакоситал-
ловой плиткой) на силикатных замазках. Футеровочные
покрытия на основе силикатной замазки обеспечивают защиту
оборудования от воздействия минеральных кислот (кроме фтори-
стоводородной), растворов их солей, агрессивных газов и боль-
шинства органических кислот. К недостаткам покрытий на сили-
катной замазке' относятся высокая пористость и проницаемость
(особенно для кислот низких концентраций), низкая водостойкость
и отсутствие стойкости к щелочам.
Для увеличения плотности, кислото- и водостойкости силикат-
ных замазок в их состав вводят уплотняющие добавки: фуриловый
спирт (ОСТ 59-02-004-22—83), фурфурол (ГОСТ 10-437—80) или
смесь фурилового спирта с фурфуролом (1 : 1) в количестве 3%
от массы жидкого стекла. Такие замазки называются поли-
мерсиликатными.
Серный цемент — смесь расплавленной технической
серы, пластифицирующей добавки и кислотостойких наполни-
телей. В качестве пластифицирующей добавки используют тио-
кол ДА (ГОСТ 12812—72) или термопрен (ТУ 38-106-078—75).
Серный цемент устойчив к действию минеральных кислот средних
концентраций, солей, не стоек к органическим растворителям,
щелочам и сильным окислителям.
Глетоглицериновую замазку получают смешением
свинцового глета и глицерина в соотношении 1:4. Она имеет
высокие прочностные показатели и теплостойкость, устойчива
к действию разбавленных минеральных кислот.
При эксплуатации оборудования в условиях воздействия пере-
менных агрессивных сред используют полимерные за-
мазки.
Феноло-формальдегидную замазку арза-
мит (ТУ 6-05-1133—82) выпускают марок 4 и 5. Она состоит из
двух компонентов: арзамит-раствор и арзамит-порошок. Арзамит-
раствор — фенолоформальдегидная смола, стабилизированная
бензиловым или изопропиловым спиртом, имеет коричневый цвет,
время истечения по вискозиметру ВЗ-4 в момент выпуска 22—
120 с. При хранении раствора происходит выделение конденса-
ционной воды, приводящее к увеличению его вязкости (особенно ре-
зко через 7—-8мес хранения). Срок хранения 6 мес. В состав раст-
вора замазки арзамит-5 введен дихлоргидринглицерин, обеспечива-
ющий стойкость замазки к щелочным средем. В качестве напол-
нителя (арзамит-порошка) используют смесь графитового порошка
или нефтяного кокса с отвердителем — п-толуолсульфохло-
ридом (10%) или менее дефицитной бензолсульфокислотой
(5,5%), недостатком которой является повышенная гигроско-
пичность.
Замазки арзамит высокопрочны, теплопроводны, стойки к аг-
рессивным средам, имеют высокую адгезию к керамическим и
углеграфитовым материалам, но низкую адгезию к диабазовым
и шлакоситалловым плиткам и высокую усадку. В сочетании с угле-
графитовыми изделиями (плиткой ATM, угольными и графити-
рованными блоками) их используют для защиты оборудования
в условиях воздействия фторсодержащих сред, а также при футе-
ровке теплообменной аппаратуры. Температурный интервал
применения — от —30 до 140 °C.
Разработана замазка фуранкор на основе фуроло-феноло-
формальдегидной смолы, модифицированной фуриловым спиртом,
к достоинствам которой относятся высокие прочностные и адге-
зионные свойства, стойкость к переменным агрессивным средам,
стабильность вязкости раствора при длительном хранении. За-
мазка фуранкор может найти широкое применение для
защиты оборудования производств минеральных удобрений, и
в первую очередь производств экстракционной фосфорной
кислоты.
К новым полимерным замазкам с повышенной по сравнению
с арзамит-5 химической стойкостью относится феноло-эпоксид-
ная [9, 10] на основе эпоксидной смолы ЭД-20 или ЭД-16 и фе-
ноло-аминного модификатора СФГ-1 (ТУ 38-30964—84), который
получают конденсацией дистиллятных фракций сланцевых смол
с гексаметилентетрамином. Отвержденная феноло-эпоксидная по-
лимерзамазка характеризуется сочетанием двух типов взаимо-
проникающих структур (эпоксидных и фенольных полимеров)
и сочетает лучшие их свойства. Феноло-эпоксидные полимер-
замазки имеют более высокие, чем замазки арзамит, физико-
механические свойства, высокую адгезию к металлической, бетон-
ной поверхности, штучным кислотоупорным материалам, мини-
мальную усадку, высокую химическую стойкость к кислым,
щелочным и нейтральным средам. Особенно ценна стойкость
этих замазок к горячим (до 120 °C) щелочам любых концентраций,
что позволяет использовать их, например, в условиях производств
хлора и каустика. К достоинствам феноло-эпоксидных полимер-
замазок относится возможность выполнения работ при понижен-
ных температурах и получения покрытия на влажной поверхности,
использование пониженного (в три раза по сравнению с эпо-
тсидными полимерзамазками) количества аминного отверди-
келя.
Модификация феноло-эпоксидной композиции компонентами,
селективно взаимодействующими со средой, позволяет обеспечить
стойкость покрытия к концентрированной (до 70%) фосфорной
кислоте при повышенной температуре.
Эпоксидные полимерзамазки состоят из смолы, пласти-
фикатора, отвердителя и кислотоупорного наполнителя. В про-
мышленности выпускается широкий ассортимент эпоксидных
смол, но для производства футеровочных работ применяют в основ-
ном эпоксидные диановые смолы марок ЭД-20 и ЭД-16
(ГОСТ 10587—84). Применяется также алкилрезорциновая
эпоксидная смола марки ЭИС-1 (ТУ 38-1091—76), но она имеет
более высокое токсическое действие по сравнению со смолами
ЭД-20 и ЭД-16. Отверждают эпоксидные смолы аминными
отвердителями: полиэтиленполиамином (ТУ 6-02-1099—83),
диэтилентриамином (ТУ 6-02-914—81), триэтилентетрамином
(ТУ 6-09-3454—73), аминофенольным УП-583 (ТУ 6-09-4227—76),
а также отвердителем АФ-2 (ТУ 6-05-1663—74), представляющим
собой продукт конденсации фенола, формальдегида и этилен-
диамина. К отвердителям, обеспечивающим возможность нанесе-
ния эпоксидных композиций на влажную бетонную поверхность,
относится АСФ-15 (ТУ 38-30922—83) — продукт конденсации
фенолосодержащего сланцевого дистиллята коксования фракции
280—400 °C (сламор), формальдегида и полиэтиленполиамина.
Эпоксидные полимерзамазки могут отверждаться АСФ-15 без
снижения физико-механических свойств и химической стойко-
сти при температуре до —5 °C.
Отвердители НЭПА, ДЭТА, ТЭТА, УП-583 добавляют в коли-
честве 10—12 ч., АСФ-15 — 80 ч. на 100 ч. эпоксидной смолы
(по массе). В качестве наполнителей можно применять андези-
товую, кварцевую, диабазовую муку, маршалит, графит, нефтя-
ной кокс. Для снижения текучести в состав замазки вводят тиксо-
тропный наполнитель аэросил.
Для снижения хрупкости эпоксидных композиций эпоксидные
смолы пластифицируют дибутилфталатом. Однако учитывая спо-
собность дибутилфталата к миграции (выпотеванию) из состава,
а также для уменьшения числа компонентов, улучшения качества
покрытия и снижения трудоемкости работ, все шире применяют
эпоксидные компаунды заводского изготовления, в том числе
ЭКР-22 — смесь эпоксидной смолы ЭД-20 (16), окситерпеновой
смолы и окисленного скипидара (ТУ 13-4000-177-125—83) —
и К-115 — эпоксидная смола ЭД-20 или ЭД-16, модифицированная
полиэфиракрилатом МГФ-9 (ТУ 6-05-1251—75).
К группе совмещенных композиций относятся
эпоксидно-фурановые составы, получаемые путем смешения в ши-
роком интервале эпоксидных смол марок ЭД-20 или ЭД-16 с фур-
фуроло-ацетоновым мономером (ФА). Для производства анти-
коррозионных работ в основном используют смолу ФАЭД-8 —
смесь 40 мае. ч. эпоксидной смолы и 60 мае. ч. моно-
мера ФА (ТУ 59-02-039-18—80), которая поступает с завода-
изготовителя или приготавливается на месте производства работ.
При изготовлении смолы ФАЭД необходимо строго контролиро-
вать качество мономера ФА. Он должен иметь стабильные свойства
и содержать минимальное количество влаги, снижающей свойства
замазки.
Замазки на основе эпоксидных и эпоксидно-фурановых компо-
зиций имеют высокие прочностные свойства, сцепление с метал-
лической и бетонной поверхностью, штучными кислотоупорными
материалами, непроницаемы, безусадочны, при нанесении не
требуют специального подслоя, химически устойчивы к кислым,
Таблица 3.7
Массовые составы кислотоупорных замазок и растворов
на основе жидкого стекла, ч.
Компонент I Замазка II III Раствор
Кварцевый песок 300
Кислотоупорный порошок (диабазовая 100 100 100 100
или андезитовая мука) Натриевое жидкое стекло (плоти. 38—42 33—40 90
1380—1450 кг/м3) Калиевое жидкое стекло (плоти. 1340— — 34—36 — —
1380 кг/м3) Кремнефторид натрия 5—6 6—6,5 5,5—6,0 13,6
Фуриловый спирт — — 1,0 —
Таблица 3.8
Массовые составы полимерных замазок, ч.
Компонент Арзамит Фуранкор Полиэфир*- иая Эпоксидная Эпоксидно- фурановая Феноло- эпоксидная |
Арзамит-раствор 70—80 —.
Фуранкор-раствор — 70—80 — —• —
Полиэфирная смола (слокрил, ПН-15) — 100 — —-
Эпоксидная смола (ЭД-20, ЭКР-22) —— 100 — 50
Эпоксидно-фурановая смола ФАЭД-8 — — в™ —• 100 —.
Модификатор СФГ-1 — —— — —— 50
Полиэтиленполиамин — 10—12 18—20 3,8
Гнпериз — 3 — — —
Нафтенат кобальта 8 — ——
Л-Фенилуретнлансульфохлорид — 8 — — —— —
Дибутилфталат —- — 10 — —
Арзамит-порошок 100 —— •— ——
Графитовый порошок —— 92 — ——
Андезитовый порошок 200— 300 240— 300 280— 300 250— 280
Таблица 3.9
Свойства замазок на неорганической основе
Показатели Силикатные замазки Серный цемент Глетогли- цериио- вые эа« маэкн
на натриевом стекле на калиевом стекле
Объемная плотность, кг/м3 1900—2150 2000—2100 —.
Плотность, кг/м2 2300—2370 2400—2460 2100—2200 —
Пористость (керосинопогло- щение), % 12—12,5
открытая 7—8,5 —
общая 14—22 21—23 —
Прочность через 10 сут вы- держки, МПа 40—50
при сжатии 25—30 16—20 50—60
при разрыве 2—4 1,5—1,8 5—8 —
при изгибе — 10—11 —-
Прочность сцепления, МПа 1,8—2
с металлической поверхно- 2,5—3,5 —
стью
керамикой 2,5—3,0 1,9—2 1,2—1,5 —
диабазовой или шлакоси- 2,5—4 1,8—1,9 — —
талловой плиткой
полиизобутиленом 1,5—2 1,5—1,8 —
бетоном в™ —— 0,7—0,3 —
Максимальная рабочая тем- пература, “С 95 300
Таблица З.Ю
Свойства полимерзамазок
Показатели Арзамит Фуранкор Эпоксидные Феноло- эпоксидные Полиэфирные
Плотность, кг/м3 1400—1500 1400—1600 1700—1900 1710 —
Прочность, МПа
при сжатии 40—60 60—70 80—120 66—80 100—120
при разрыве 8—12 8—12 15—25 10—22 12—19
при изгибе 20—25 22—25 40—50 28—39 40—50
Водопоглощение за 24 ч при обычной темпера- 0,2—0,3 0,1—0,2 0,2—0,4 * 0,1—0,19 0,15—0,35
туре, %
Ударная вязкость, МПа 0,18 0,173 4—9 — —
Коэффициент линейного термического рас- (21—23)-10-® 22,5-10“® (40—50)-10“® (16-18)-10-5 (17—41).10“§
ширения, °C'1
Модуль упругости при растяжении, МПа 5-Ю3 (5— 6)-103 (13,6—14,0)-103 (5,8—6,2) • 103 (8,3—13,3)-1№
Максимальная рабочая температура, °C от—30 до 140 от—30 до 150 от —30 до 80 от—30 до 120 от —30 до 100
Линейная усадка при комнатной температу- 0,3—1,42 — 0,23—0,3 0,13—0 16 0,6—1,26
ре, %
Прочность сцепления, МПа
с'керамикой 3—4 2,5—4,0 4—5 5,2—5,47 3,5-4,5
диабазом или шлакоситаллом 0,2—0,7 0,4—0,5 5—7 10 12—13
силикатной замазкой 2—3 2—3 3—4 3—4 2—3
портландцементным раствором — — 1,8—3 ** 2—3 ** —•
металлом (СтЗ) — — 7—10 9—10 6—7
углеграфитовым материалом 4—5 4—5 —• 4—5 2—3,5
полиизобутиленом ПСГ 1,8—2,2 1,8—2,0 — 1,9—2,1 —
* Кипячение в течение 1 ч.
** Разрыв по портландцементному раствору.
щелочным и нейтральным средам; максимальная температура
применения 80 °C. Целесообразно применение эпоксидных и эпо-
ксидно-фурановых замазок в условиях повышенных требований
к непроницаемости защитного покрытия.
Полиэфирные полимерзамазки сочетают следующие
ценные свойства: высокую прочность, плотность, адгезию к бе-
тону, стали, штучным керамическим материалам. К их недостат-
кам относится высокая токсичность Составов в связи с использо-
ванием в качестве мономера растворителя смол — стирола. Высо-
кую химическую стойкость имеют полимерзамазки только на
полиэфирных смолах марок ПН-10, ПН-15, слокрил. Особенно
ценна повышенная стойкость полиэфирных замазок на основе
смолы слокрил в окислительных средах.
В табл. 3.7—3.10 приведены составы и свойства замазок,
применяемых при защите оборудования и сооружений от кор-
розии.
Производство работ
Получение комбинированных футеровочных покрытий вклю-
чает следующие стадии: подготовку поверхности и материалов,
приклеивание непроницаемого подслоя, получение покрытия
(шпатлевка и укладка штучных материалов), сушку и контроль
качества покрытия.
При получении футеровочных покрытий без непроницаемого
подслоя защищаемую поверхность предварительно грунтуют жид-
ким составом вяжущего.
Требования к качеству и способы подготовки поверхности
оборудования изложены в разделе 3.2.
Подготовка материалов. Листовые непроницаемые материалы
раскатывают и выдерживают для выравнивания 20—24 ч. Листы
полиизобутилена промывают последовательно теплым 10—
15%-ным мыльным раствором и чистой водой (промывка раствори-
телем не допускается) для удаления талька, затем протирают
чистой ветошью и раскраивают по шаблону ножом.
Характеристика оборудования, применяемого
Показатели Растворосмеси
СО-46А РП-65В
Полезная емкость, м3 Производительность, м3/ч Мощность, кВт Температура разогрева, °C Габариты, мм Масса, кг 0,065 2 1,5 1535X610X1155 210 0,065 2 1,5 246
Клей 88-Н разбавляют смесью этилацетата и бензина (2 : I)
или растворителем Р-4 до рабочей вязкости, соответствующей
времени истечения по вискозиметру ВЗ-4 30 с. Атактический
полипропилен расплавляют при 190—230 °C (при более высокой
температуре происходит разложение полимера). Материал за-
гружают в котел на 3/4 его объема.
Мастику «Вента» приготавливают на месте работ смешением
компоненов А и Б (массовое соотношение 1 : 1) в количестве,
необходимом для работы в течение 2 ч.
Штучные (кислотоупорные) материалы очищают от грязи и
пыли, рассортировывают по размерам, отбраковывают. Все мате-
риалы, особенно зимой, вносят в помещение, чтобы их темпе-
ратура была одинакова с температурой футеруемой поверхности.
Замазки и растворы на основе жидкого стекла и синтетических
смол (эпоксидные, феноло-формальдегидные и т. д.) приготавли-
вают в лопастных растворосмесителях принудительного Действия
(рис. 3.4), серный цемент — в специальных котлах (табл. 3.11).
В растворосмеситель загружают требуемое количество связу-
ющего (жидкого стекла, ар замит-раствор а, эпоксидной, полиэфир-
ной или другой смолы), пластификатора, отвердителя и кислото-
упорного наполнителя и смешивают их до получения однородной
массы. Если наполнитель силикатных замазок не содержит уско-
рителя отверждения — кремнефторида натрия, то его дополни-
тельно вводят в состав. Приготовление полимерсиликатзамазок
или растворов аналогично приготовлению традиционных силикат-
ных замазок, но в конце перемешивания в состав вводят уплотня-
ющую добавку.
Приготовление полимерзамазок на основе эпоксидных и поли-
эфирных смол имеет некоторые особенности. Эпоксидную смолу
перед началом работы выдерживают при положительной темпе-
ратуре, а смолу марки ЭД-16 прогревают при 60—70 °C для сни-
жения вязкости. Приготавливая полимерзамазки на основе поли-
эфирных смол, необходимо исключить непосредственное взаимо-
действие нафтената кобальта НК-1 и гипериза (возможен взрыв).
В растворосмесителе смешивают смолу с нафтенатом кобальта,
Таблица 3.11
при производстве футеровочных работ
тел и Электр о котел ЭК-1 Станки для резки керамики
УПР-! СРК 320/250 СРК 500/400
0,08 1,2 — —
2,2 24—26,7 1,5 3,3—4,1
— 180—200 —- —
1042X 980X 997 1761X1800X 2340 1090Х 690Х 1345 745Х 1565Х 1520
254 2100 208 456
Рнс. 3.4. Растворосмеситель УПР-1 с откидными лопастями:
1 — электропривод; 2 — лопасти откидные; 3 — емкость для раствора.
в полученную смесь при непрерывном перемешивании вводят
гипериз и в последнюю очередь — кислотоупорный наполнитель.
Для всех видов вяжущих общим является требование немед-
ленного их использования. Разбавление загустевших замазок
и растворов недопустимо. Ориентировочно жизнеспособность вя-
жущих: 20—30 мин — для силикатных замазок; 60—90 мин —
для полимерзамазок. Время их отверждения, (схватывания) зави-
сит от температуры окружающей среды.
Для приготовления серного цемента серу расплавляют в котле
при 120 °C, вводят в нее наполнитель (сухой, при перемешивании),
варят смесь при 180 °C до полной готовности (отсутствие пор
в пробе) и вводят пластификатор. Повышение температуры массы
выше 180 °C может привести к разложению пластификатора.
Температура готового серного цемента в период заливки швов
должна быть в пределах 120—130 °C.
Приготовление глетоглицериновой замазки включает следу-
ющие операции: измельчение свинцового глета, прокаливание при
250—300 °C в течение 2 ч, охлаждение до 60—100 °C, смешение
глета с глицерином до однородной массы.
Футеровочные работы должны выполняться при температурах
не ниже 10 °C — при производстве работ с силикатными замаз-
ками, 15—18 °C — с полимерзамазками и не выше 35 °C.
Приклеивание непроницаемого подслоя. Оклеенные работы
проводят при температуре окружающего воздуха не менее 10 °C.
Заготовки полиизобутилена или пленки ПДБ дважды прогрун-
товывают клеем с сушкой первого слоя до удаления растворителя
и второго — до «отлипа». Толщина слоя клея не должна превы-
шать 1 мм. Листы наклеивают с нахлестом 30—40 мм для поли-
изобутилена и 100—150 мм для ПДБ и прикатывают к поверх-
ности роликами. Кромки шириной 10—15 мм клеем не промазы-
вают. Стыки полиизобутиленовых листов герметизируют сваркой
горячим (200 °C) воздухом. Допускается использовать для герме-
тизации пасту, изготовленную из отходов (обрезков, бракованных
листов) полиизобутилена. Обрезки полимера растворяют в бен-
зине-«галоша» (в соотношении 1 : 1,2) в течение 8—10 ч при 18—
20 °C. Внутренние и внешние поверхности кромок обезжиривают
растворителем, промазывают пастой и прикатывают роликом. Для
обеспечения непроницаемости склеенные швы дополнительно про-
мазывают по всей ширине нахлеста двумя слоями пасты с меж-
слойной сушкой в течение 1,5—2 ч при 18—23 °C.
При наклеивании полиизобутилена в один слой швы нахлеста
усиливают полосками полиизобутилена шириной 100—150 мм,
которые сваривают с основным покрытием или приклеивают
к нему полиизобутиленовой пастой. Стыки пленки ПДБ, при-
клеенной клеями 88-Н и 4010, герметизируют полиизобутиленовой
пастой.
При приклеивании пленки ПДБ мастикой «Вента» защищаемую
поверхность грунтуют мастикой вязкостью, соответствующей вре-
мени истечения по ВЗ-4 80—100 с, сушат грунт в течение 24 ч,
наносят слой мастики толщиной 2 мм и прикатывают пленку.
Ширина нахлеста двух полотнищ должна быть не менее 100 мм.
Склеенный шов дополнительно промазывают двумя слоями ма-
стики с сушкой первого слоя в течение 1,5 ч и второго 48 ч. Про-
изводство футеровочных работ разрешается после выдержки
подслоя в течение 2—3 сут при обычной температуре.
Полиэтиленовую пленку, активированную и дублированную
стеклотканью, крепят на эпоксидных клеевых композициях в один
или два слоя с нахлестом до 100 мм. Допустимая температура
производства работ с полиэтиленовой пленкой — не менее 18 °C.
При производстве оклеечных работ необходимо соблюдать об-
щие правила: недопустимы швы в углах аппаратов и их совпаде-
ние при двухслойном оклеивании; приклеивание подслоечных
материалов в горизонтальных аппаратах следует начинать с тор-
цов, в вертикальных — со стен. В крупногабаритных аппаратах
сначала оклеивают днище и стены на высоту 2 м и после футе-
ровки оклеенной части продолжают оклеивать стены.
Непроницаемый подслой из расплава атактического полипро-
пилена получают нанесением грунта (клея 88-Н, шпатлевки
ЭП-0010, жидкого стекла) и двух слоев основного покрытия. Слои
расплава толщиной каждый не более 3 мм следует наносить уз-
кими полосами, разглаживая шпателями из фанеры. Готовое
покрытие необходимо обильно посыпать песком.
Качество подслоечных материалов и покрытий контролируют
визуально. Проколы, вздутия, пузыри и другие повреждения
в листовых непроницаемых материалах недопустимы. Швы должны
быть плотными, кромки материалов не иметь отслоений. Подслой
из атактического полипропилена не должен иметь пузырей, за
исключением мелких «пенных». Непроницаемость полиизобутиле-
нового подслоя по металлической поверхности проверяют искро-
вым дефектоскопом. Отслоившиеся кромки подслоечных мате-
риалов прикатывают, дефектные места вырезают, и вновь окле-
ивают поверхность. В покрытиях на основе атактического поли-
пропилена места дефектов заливают дополнительно расплавом.
Получение покрытия. Защищаемую поверхность грунтуют
вручную волосяной кистью или краскораспылителем и шпатлюют
в два-три слоя металлическим шпателем или резиновой пласти-
ной. Толщина каждого слоя шпатлевки, во избежание растрески-
вания, не должна превышать 3 мм. На потолочные поверхности
оборудования шпатлевку наносят по предварительно приваренной
металлической сетке. Шпатлевочные слои сушат при температуре
не выше 25 °C в течение 3—4 ч, сушка открытым огнем не До-
пускается.
Штучные кислотоупорные материалы укладывают на хими-
чески стойких вяжущих. Чаще всего используют кладку на сили-
катной замазке или портландцементом растворе впустошовку
с последующей разделкой швов плотными прочными химически
стойкими полимерзамазками (арзамит, эпоксидной и др.). Допу-
скается футеровка комбинированным способом с нанесением на
тыльную сторону плитки силикатной замазки, а на боковые —
замазки арзамит.
Ширина швов в футеровке не должна превышать 3 мм при
кладке плитки толщиной до 13 мм, 4 мм •— при толщине 14—
50 Мм и 5 мм — при кладке кирпича, тесаных блоков и фасонной
керамики. Толщина прослойки (постели) из вяжущего состава
не должна превышать: 4 мм при укладке штучных материалов
толщиной до 50 мм на силикатных и полимерных замазках; 5 мм —
толщиной более 50 мм; 10 мм — на серном цементе. При устрой-
стве покрытия впустошовку швы должны иметь ширину 6—8 мм,
глубина их заполнения должна быть не менее 20 мм для кирпича
и плитки толщиной более 50 мм и 15 мм для плиток толщиной
20—50 мм. Применение плиток толщиной менее 20 мм для ука-
занных целей недопустимо.
Швы, подлежащие разделке, должны быть очищены и высу-
шены. Если для разделки швов используют замазки с кислым
отвердителем (например, замазку арзамит), швы следует окисло-
вать. Для этого их обрабатывают 10%-ным спиртовым раствором
соляной кислоты при кладке впустошовку на силикатной замазке
или горячим (60 °C) 10%-ным раствором кремнефторида магния
или щавелевой кислоты при кладке иа портландцементном рас-
творе.
Порядок укладки штучных изделий зависит от типа защища-
емого оборудования и условий его эксплуатации. Футеровку
вертикальных аппаратов следует начинать с днища, а затем пере-
ходить к боковым поверхностям. Футеровку цилиндрических
Рис. 3.5. Схемы кладки кислотоупорного кирпича при футеровке цилиндри-
ческих аппаратов:
а — диаметром более 4 м; б — диаметром до 4 м; в — диаметром до 3 м.
аппаратов ведут с днища (вертикальных) или с торцов (горизон-
тальных), а затем переходят к цилиндрическим поверхностям
и ведут ее кольцами, так чтобы замковые соединения соседних
колец не совпали (рис. 3.5).
При футеровке цилиндрических аппаратов диаметром до 4 м
для обеспечения радиуса кривизны укладывают последовательно
три клиновых торцовых и один прямой кирпич, а в аппаратах
диаметром 6 м — один клиновой торцовый и один прямой. При
отсутствии клинового кирпича используют обычный, который
подтесывают, подкалывают или' режут на станках типа
СРК 250/320 или СРК 400/500 (рис. 3.6), изготавливаемых Ленин-
градским механическим заводом.
Глубина реза 80—160 мм, длина
300—400 мм. В этом случае наи-
более целесообразно использовать
плитки лекальные шпунтованные
марки ПЛШ, прямые шпунтован-
ные марки ПШ, лекальные марки
ПЛ (рис. 3.7) [61.
Крупноблочные керамические
материалы применяют при кладке
внутренних несущих конструкций
опор под насадку в аппаратах
башенного типа.
В рабочих чертежах, как пра-
вило, дают раскладку фасонных
Рис. 3.6. Станок для резки керамических
изделий СРК 250/320:
1 — электропривод; 2 — режущий круг;
3 — устройство для закрепления керамики.
Рис. 3.7. Фасонные и крупноблочные изделия:
а — прогон: б — плитка для круглых отверстий: о — плитка для опоры тарелей; г —
угловая: о — для облицовки приямков, лотков и каналов: < — лекальная; ж — лекаль-
ная шпунтованная; з — прямая шпунтованная.
изделий, при этом особое значение придают правильному кон-
структивному оформлению узлов входа штуцеров. Пример рас-
кладки блоков обрамления в зоне входа штуцеров диаметром
300—600 мм показан на рис. 3.8. Конструкция узла сочетания
футеровки обечайки оборудования с несъемной крышкой приве-
дена на рис. 3.9. Зазоры между последним кольцом футеровки
обечайки и несъемной крышкой должны разделываться шнуровым
асбестом на соответствующем вяжущем.
Штуцеры и люки большого диаметра (более 400 мм) защищают
по той же схеме, что и корпус аппарата [11, 12]. Если корпус
775
Рис. 3.8. Раскладка фасонных кислотоупорных изделий в зоне защиты шту-
церов:
1 — прямая шпунтованная плитка; 2 — блоки обрамления штуцер on.
Рис. 3.9. Узел защиты стыка корпуса и несъемной крышки из коррозионно-
стойкой стали:
1 — корпус из углеродистой стали; 2 — непроницаемый подслой: 3 — футеровка кор-
пуса; 4—крышка несъемная из коррозионно-стойкой стали; 5 — шнур асбестовый с ки-
слотостойкой замазкой; б — разделка кислотостойкой замазкой; 7 — каплеотбойник.
аппарата защищают оез подслоя, то, во из ежание коррозии
фланцевого соединения, поверхность штуцеров дополнительно
оклеивают полимерными материалами.
Штуцеры диаметром менее 400 мм защищают вкладышами
(неотбортованными и отбортованными). Вкладыши вставляют
в штуцеры до начала футеровочных работ. При защите штуцеров
малых диаметров на вкладыш не воздействуют напряжения сдвига
в зоне фланцевых соединений при затяжке болтов. Это позволяет
использовать вкладыши из хрупких неметаллических материалов
(кислотоупорной керамики, фарфора, углеграфитовых материалов,
отвержденного фаолита, каменного литья и Др.). Вкладыши
из каменного литья и фарфора, учитывая их ограниченную стой-
кость к термическим ударам, рекомендуется применять при тем-
пературе не выше 90 °C и исключении воздействия резких пере-
падов температур. При воздействии агрессивных сред, содержащих
плавиковую, кремнефтористоводородную кислоты и их соли,
применяют вкладыши из углеграфитовых материалов. Вкладыши
из неметаллических материалов крепят в штуцерах на том же
вяжущем, которое используют при футеровке корпуса.
Существует два метода установки вкладышей. По первому
вкладыши обмазывают химически стойкой замазкой и вставляют
в патрубок с минимальным зазором (2—5 мм). По второму методу
поверхность вкладыша грунтуют, просушивают и туго навивают
на нее 5—6 колец шнурового асбеста. Вкладыш устанавливают
в патрубок, фиксируя его положение. После схватывания замазки
корпус футеруют, образовавшийся зазор набивают пропитанным
асбестовым шнуром и разделывают замазкой. По первому методу
защищают штуцеры и люки, расположенные в газовой фазе аппа-
ратов, по второму — в жидкой.
Отбортованные вкладыши изготавливают из коррозионно-стой-
ких сталей, цветных металлов и сплавов. Они могут быть как свар-
ными, так и литой конструкции. Толщина вкладыша должна вы-
бираться исходя из условий обеспечения требуемой жесткости
и прочности. Применение отбортованных вкладышей из хрупких
материалов не допускается. Вкладыши рекомендуется устанавли-
вать в патрубок с зазором 15—20 мм. После жесткого закрепления
вкладыша на фланце патрубка набивают зазор шнуровым асбе-
стом, пропитанным химически стойкой замазкой, заподлицо с кор-
пусом. После отверждения замазки футеруют корпус вплотную
к выступающей части вкладыша или с зазором 20 мм. Для шту-
церов, расположенных в газовой фазе аппаратов, работающих
без давления, допускается установка вкладышей в патрубок без
разделки зазора шнуровым асбестом.
Штуцеры защищают также обкладкой листовым свинцом [131.
При этом патрубок внутри аппарата обрамляют фартуком из
листового свинца шириной не менее 150 мм, который припаивают
сплошным швом к поясу из гомогенной освинцовки. Снаружи
обкладка свинцом должна быть выведена на зеркало фланца
в
Рис. 3.10. Схемы защиты штуцеров:
а — нержавеющей сталью; б — обкладкой листовым свинцом и керамическим вклады-
шем; В — обкладкой листовым свинцом; г — вкладышем из винипласта; д — керамиче-
ским вкладышем; е — стальным гуммированным вкладышем:
/ — корпус из углеродистой стали; 2 — вкладыш из нержавеющей стали; 3 — фартук
вкладыша из нержавеющей стали; 4 — непроницаемый подслой; 5 — шнур асбестовый
с кислотостойкой, замазкой; 6 — разделка кислотостойкой замазкой; 7 — обкладка
листовым свинцом с припайкой к корпусу; 8 — вкладыш керамический на кислотостой-
кой замазке; 9 — вкладыш из винипласта; 10 — фартук вкладыша из винипласта; 11 —
вкладыш стальной гуммированный иа кислотостойкой замазке.
Рис. 3.11. Схемы защиты сливных штуцеров в аппаратах, футерованных угле-
графитовыми материалами:
а — в аппаратах с плоским днищем; б — в аппаратах с коническим днищем;
1 — корпус, днище и штуцер — из углеродистой стали; 2 — блоки из углеграфитовых
материалов на кислотостойкой замазке; 3 — плитка ATM на кислотостойкой замазке;
4 — непроницаемый подслой; 5 — вкладыш стальной гуммированный иа кислотостой-
кой замазке; 6 — шнур асбестовый с кислотостойкой замазкой; 7 — разделка кислото-
стойкой замазкой; 8 — вкладыш графитовый.
Рис. 3.12. Защита штуцера полимерными материалами:
I _ обкладка корпуса полимерным материалом; 2 — корпус иэ
углеродистой стали; 3 — защита штуцера полимерным материа-
лом; 4 — сварка сплошным швом по периметру.
и припаяна к нему сплошным швом. Для защиты
штуцеров применяют также листовую медь. Схемы
защиты штуцеров и люков приведены на
рис. 3.10—3.12.
Штуцеры и люки могут быть изготовлены из
коррозионностойких сталей и сплавов. При их
установке патрубки должны выступать внутрь футерованного ап-
парата на толщину футеровки. Штуцеры и люки должны иметь
фартук шириной не менее 150 мм, приваренный или припаянный
к корпусу и патрубку сплошным швом. При установке штуце-
ров и люков на крышке аппарата патрубок рекомендуется вы-
пускать внутрь аппарата за поверхность футеровки крыши на
20—25 мм для исключения подтекания агрессивной среды из шту-
цера на защитное покрытие крышки.
Полученное футеровочное покрытие сушат, при этом необхо-
димо обеспечить циркуляцию воздуха через открытые штуцеры.
Покрытие на силикатных замазках сушат в течение 5—8 сут
(в зависимости от размера используемых изделий) при темпера-
туре не ниже 10 °C и постоянном обмене воздуха. Покрытие на
полимерных замазках следует сушить при температуре не ниже
15 °C в течение 15 сут. Сроки сушки можно сократить, повысив
температуру до 50—60 °C для силикатных замазок и 60—80 °C
для полимерзамазок, при этом обязательно плавно повышать
температуру (для полимерзамазок не более 30 °С/ч и для силикат-
ных 20 °С/сут). До подъема температуры покрытие на полимерных
замазках выдерживают при обычной температуре в течение 7 сут,
на силикатных — 2—3 сут.
3.5. ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИХ
БЕТОНОВ И ТОР КРЕТ-РАСТВОРОВ
ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ БЕТОНЫ
Характеристика материалов. Химически стойкие бетоны —
многокомпонентные композиции, состоящие из связующего,
отвердителя, пластификатора и наполнителя. Они применяются
Для защиты оборудования (днищ крупногабаритных башен, труб,
емкостей) и изготовления ванн и отдельных элементов оборудо-
вания (сводов, арок, опор) [рис. 3.13—3.14].
Применяют химически стойкие бетоны на жидком стекле
(силикатбетоны и полимер си л икатбетоны) и на основе органи-
ческих смол (полимербетоны). Полимербетоны чаще всего изго-
тавливают на фурановых смолах. Имеется опыт применения поли-
Рис. 3.13. Купольная опора под насадку из полимерсиликатбетона и кислото-
упорного кирпича:
1 — купол из полимерсиликатбетона; 2 — картон асбестовый; 3 — пята из кисло-
тоупорного кирпича; 4 — окраска битумным лаком; 5 — решетка колосниковая нз кис-
лотоупорного кирпича.
мербетонов на полиэфирных смолах [14, 15]. Составы и физико-
механические свойства химически стойких бетонов приведены
в табл. 3.12—3.14. Характеристика используемых материалов
дана в разделе 3.3.
Химически стойкие бетоны стойки к действию минеральных
кислот и их солей, устойчивы в газовых средах. Бетоны на жидком
стекле и полиэфирных смолах неустойчивы к щелочам и ограни-
ченно стойки к воде. Полимербетоны на фурановых смолах не
стойки к окислителям. К недостаткам бетонов на полиэфирма-
леинатных смолах ПН-10 и ПН-15 относятся высокая усадка и
токсичность, обусловленная содержанием стирола. Полимербетоны
на полиэфиракрилатных смолах ТГМ-3, МГФ-9, ТМГФ-11 менее
усадочны и малотоксичны, их прочность при сжатии 90—120 МПа,
растяжении 10—14 МПа [16]. Отверждение покрытий на основе
полиэфиракрилатных смол осуществляют тройной отверждающей
системой: гипериз — нафтенат кобальта — метилвинилаэросил
при 20 °C. Содержание в ней метилвинилаэросила или других
Рис. 3.14. Диафрагма из полимерсиликатбетона:
1 — диафрагма; 2 — пята из кислотоупорного кирпича; 3 — окраска битумным лакои»
« — температурно-усадочный шов; S — отверстие для слива раствора в период оста-
новки.
соединений, представляющих собой модификацию аэросила
марки А-175, обеспечивает возможность отверждения полимер-
бетона при обычной температуре.
Таблица 3.1-
Массовый состав силикатбетона и полимерсиликатбетона, ч.
Компоненты Силикат- бетон Полимерсиликатбетон
I II ш
Жидкое стекло (плотн. 1380 кг/м3) 270—350 250—300 290 200
Кремнефторид натрия 40—55 40—50 34 60
Щебень 1000—1200 1000—1200 930 980
Песок с размером частиц 0,15—5 мм 500—670 550—630 396 410
Наполнитель (диабазовый, андезито- 300—500 250—450 336 320
вый, кварцевый) Уплотняющие добавки * — 8—9 14 30
* I — фуриловый спирт; II — СФП-011А; III — продукт поликонденсации поли-
вфиров ортокремнев.ой кислоты.
Таблица 3.13
Массовый состав полимербетонов, ч.
Компоненты Фурановые Полиэфирные
Фурфурол-ацетоновый мономер (ФАМ) 150—160 —
Полиэфирная смола марки ПН-10 — 140—160
Бензолсульфокислота 40—45 -—
Гипериз —• 5—6
Нафтенат кобальта — 9—12
Щебень 1060—1080 1060—1080
Песок с размером частиц 0,6—1,25 мм 480—500 480—500
Наполнитель (андезитовый, кварцевый) 200—220 100—120
Фторид аммония 4—10 —-
Оксид алюминид — 80—100
Цеолиты — 20—40
Снижения усадочных деформаций в покрытии достигают вве-
дением в состав бетона пластификатора — жидкого тиокола в ко-
личестве 5—7% от массы связующего.
Производство работ с химически стойкими бетонами включает
следующие стадии: подготовку материалов, установку опалубки
(лучше металлической) и арматуры, укладку и виброформование
бетонной смеси, сушку.
При получении покрытия на основе химически стойких бетонов
поверхность оборудования и сооружений подготавливают в соот-
ветствии с требованиями, изложенными в разделе 3.2.
Подготовка материалов заключается в рассеве щебня на гро-
хоте, просеивании тонкомолотого наполнителя через сито с раз-
мером ячеек 02 и сушке в специальных пескосушилках, доведении
жидкого стекла до оптимальной плотности разбавлением водой,
расплавлении бензолсульфокислоты при температуре не более
60 °C, смешении компонентов в бетоно- или растворосмесителях.
Максимальный размер частиц крупнозернистого наполнителя
(щебня) не должен превышать 1/4 наименьшего сечения конструк-
ции. Шебень рассеивают на фракции размерами 5—10, 10—20
и 20—40 мм. Песок должен содержать фракции с размером частиц
от 0,15 до 5 мм, тонкомолотый наполнитель —- менее 0,15 мм.
Бетон на жидком стекле приготавливают смешением в бетоно-
смесителе исходных компонентов. Фракции наполнителя (щебня,
песка и тонкомолотого наполнителя) с кремнефторидом натрия
перемешивают в течение 4—6 мин, после чего добавляют жидкое
стекло и всю массу перемешивают до однородного состояния.
Введение кремнефторида натрия непосредственно в жидкое стекло
не допускается. Приготавливая полимерсиликатбетон, уплотня-
ющую добавку предварительно смешивают с жидким стеклом.
Фурановые полимербетоны получают в две стадии. В скоро-
стных смесителях в течение 2—2,5 мин готовят мастику на основе
мономера ФА, затем в смесь вводят расплавленную бензолсульфо-
Физико-механические
Показатели Силикатбетон
Плотность, кг/м3 2400—2500
Прочность, МПа
при сжатии 15—30
при растяжении 1,4—1,5
Модуль упругости при сжатии, МПа (1,2—1,8)-104
Термостойкость по Мартенсу, °C, не более 400
Коэффициент линейного температурного расши- рения, °C-1 (8- 9)-10-6
Усадка линейная, % 0,02—0,06
Морозостойкость, ЦИКЛЫ —
Коэффициент Пуансона 0,15—0,19
Водопоглощение за 24 ч, % 5—10
Таблица 3.14
эйства бетонов
Пол имерсил икат- бетон Полимербетон на основе смол
фурановых полиэфирных
2400—2500 2200—2400 2200—2400
25—35 70—90 80—100
2—3,4 6—8 7—9
(1,54—1,8)-104 (2— 3)-104 (1,5—2,0)-104
300 120—130 70—80
(8— 9) -10-° (12—15) -10“6 (15—21) - 10~G
0,06—0,1 0,1—0,2 0,2—0,3
35—50 300 —
0,17—0,19 0,2—0,4 0,22—0,26
4—8 0,3—0,5 —
кислоту с температурой 35—40 °C и дополнительно перемешивают
1—1,5 мин. В бетоносмесителе смешивают сухие наполнители,
после чего в смесь вливают приготовленную мастику. Общая
продолжительность перемешивания полимербетонной смеси
не более 5—8 мин. Бетонную смесь на полиэфирных смолах при-
готавливают смешением в бетоносмесителе смолы, наполнителя
и нафтената кобальта. Гипериз, во избежание взрыва, вводят
в смесь в последнюю очередь.
Укладку бетонной смеси осуществляют после проверки пра-
вильности установки опалубки и арматуры, надежности их креп-
ления. Толщина защитного слоя должна быть не менее 25—
30 мм. Бетонную смесь укладывают непрерывно слоями толщиной
80—100 мм. При укладке бетона необходимо учитывать сроки его
схватывания (жизнеспособность силикатбетона при 10—20 °C 30—
40 мин, полимербетона 1—1,5 ч). Уплотняют бетон навесными
или глубинными вибраторами типа ИВ-47, ИВ-52. Во избежание
расслоения смеси рекомендуется вибрировать бетон на жидком
стекле не более 40—50 с, полимербетон — не более 180 с. По
окончании вибрирования поверхность заглаживают металличе-
скими гладилками. Свидетельством высокого качества полимер-
бетонной массы является ее саморазогрев после виброформования
до 60—70 °C. Максимальная температура саморазогрева дости-
гается через 1—1,5 ч выдержки, после чего дополнительно про-
гревают массу бетона при 80 °C 8—16 ч. Подъем температуры от 60
до 80 °C осуществляется в течение 90 мин. Охлаждение от 80
до 20 °C должно проводиться со скоростью не более 5—7 °С/ч.
Монолитный силикатбетон и полимерсиликатбетон сушат при
относительной влажности воздуха не более 60% и температуре не
менее 10 °C в течение 4—-10 сут. Опалубку снимают при достиже-
нии прочности не менее 70% от заданной, что определяется по
контрольным образцам. В несущих конструкциях из силикат-
и полимерсиликатбетона толщиной более 250 мм перед снятием
опалубки необходимо проверить схватываемость бетона в массе.
Для этого шлямбуром делают отверстия диаметром 10—12 и глу-
биной до 100 мм. При наличии в массе бетона несхватившихся
зон необходимо продолжить сушку. Несущие конструкции аппа-
ратов (своды, диафрагмы, опоры и т. п.), работающие при темпе-
ратуре выше 100 °C, после снятия опалубки обязательно сушат
при температуре 100—120 °C, поднимая ее со скоростью 10 °С/ч.
Конструкции толщиной до 100 мм сушат 3 сут при 100—120 °C,
более 100.ММ — 5 сут. Наличие вентиляции обязательно.
ТОРКРЕТ-РАСТВОРЫ [17, 18]
Механизированное нанесение силикатных растворов (торкре-
тирование) позволяет получить плотное покрытие, имеющее проч-
ность при сжатии 15—20 МПа, изгибе 5—7 МПа, стойкое к агрес-
сивным газам, минеральным кислотам и их солям.
Массовый состав торкрет-раствора, ч.:
Тонкомолотый наполинтель 31,5
Кварцевый песок 63
Кремнефторид натрия 5,5
Жидкое стекло 20—25
Водостойкость покрытий повышают введением в состав торкрет-
раствора гидрофобных термопластичных материалов: инден-кума-
роновой смолы, ацетоно-формальдегидной смолы АЦФ-3, гидро-
фобизирующей жидкости ГКЖ-94; плотность •—добавкой фури-
лового спирта или его смеси с водорастворимой феноло-форм-
альдегидиой смолой резольного типа (ФРВ) в соотношении 7 : 3.
Снизить текучесть торкрет-раствора и повысить трещиностойкость
покрытия можно введением антофиллитового или хризотилового
асбеста.
Подготовка материалов (жидкого стекла, кремнефторида на-
трия и наполнителей) та же, что и при футеровочных работах.
Жидкое стекло разбавляют водой до плотности 1330—1400 кг/мэ,
наполнители просеивают.
Применяют наполнитель с модулем крупности от 2,1 до 2,4
и остатком на сите 0,63 не менее 40%. Содержание глинистых
примесей недопустимо. Влажность песка в момент его использо-
вания должна быть в пределах 4—6%, при меньшей влажности
увеличивается пыление материалов, излишнее содержание влаги
снижает технологичность процесса.
Тонкомолотый наполнитель (андезитовая или диабазовая мука)
после просеивания должен содержать зерен мельче 0,075 мм
не менее 75%.
Подготовка оборудования и сооружений заключается в очистке
металлической поверхности от ржавчины способами, изложенными
в разделе 3.2, приварке металлической сетки к поверхности, сня-
тии с бетонной поверхности цементной пленки и ее обработке
10%-ным раствором щавелевой кислоты. Использование в каче-
стве связующего порошкового силиката калия, отверждаемого
формамидом, исключает необходимость предварительной обра-
ботк и'бетон нон повер х ности.
Процесс нанесения торкрет-растворов состоит из трех этапов:
приготовление сухой смеси; загрузка машины и подача сухой
смеси к соплу; нанесение готовой смеси на защищаемую поверх-
ность.
Наполнители, кремнефторид натрия и асбест смешивают в бе-
тоносмесителе, жидкое стекло и полимерные добавки — в растворо-
смесителе в течение 3—5 мин.
Торкрет-раствор наносят машиной СБ-67 производительностью
50—-100 м2/ч [191- Смешение сухой и жидкой смесей осущест-
вляется непосредственно в сопле машины. Смесь наносят по
поверхности, огрунтованной раствором жидкого стекла, кремне-
фторида натрия и микронаполнителя. Оптимальная толщина по-
крытия 25—30 мм, толщина покрытия за один проход 8—10 мм,
время межслойной сушки 16—24 ч.
При нанесении торкрет-раствора размер факела пыления
(расстояние от поверхности покрытия до. границы облака пыли)
должен составлять 15—20 см. Увеличение размера факела (до 50—
60 см) приводит к резкому увеличению отскока и потерь массы
раствора (в 1,5—2 раза) и снижению на 15—20% физико-механи-
ческих свойств покрытия. Отверждение покрытия должно проис-
ходить при температуре окружающего воздуха не менее 10 °C
и относительной влажности не более 60%. Срок выдержки покры-
тия до эксплуатации 28 сут. Если покрытие должно эксплуати-
роваться при температуре выше 100 °C, его следует сушить при
100—120 °C со скоростью подъема температуры до 10 °С/ч. Общая
продолжительность сушки покрытия 3 сут.
3.6. ГУММИРОВОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ
Гуммирование —один из наиболее надежных способов защиты
химического оборудования от коррозии. Гуммировочные покрытия
устойчивы к действию большинства минеральных и органических
кислот, солей и щелочей, обладают эластичностью, теплостой-
костью, водо- и газонепроницаемостью. Они применяются в ка-
честве самостоятельных покрытий или, в особо жестких условиях
эксплуатации, как подслой под футеровку. Основные требования
к гуммировочным покрытиям и правила их выполнения изложены
в РТМ 38-40538—82 «Покрытия защитные гуммированные» и
ОСТ 26-17-015—85 «Гуммирование изделий химического маши-
ностроения».
Существует два вида гуммировочных покрытий: из листовых
материалов, получаемых оклеиванием с последующей термообра-
боткой (вулканизацией), и жидких резиновых и эбонитовых сме-
сей. к гуммировочным могут быть отнесены и латексные покрытия
типа полан.
ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Характеристика материалов
Для гуммирования химического оборудования используют
листовые материалы, изготовленные из невулканизованной рези-
новой смеси (ТУ 38-105-1559—83) методом каландрования.
В состав резиновой смеси входят натуральный или синтети-
ческий каучук, ускорители и активаторы вулканизации, противо
старители, пластификаторы и наполнители. В зависимости от мас-
сового содержания серы на 100 ч. каучука, как основного вулка-
низующего агента, резиновые смеси делят на три типа: мягкие
резины (2—4 ч. серы), полуэбониты (12—30 ч.) и эбониты (30—
50 ч.). Характеристика резиновых смесей дана в табл. 3.15, 3.16.
Таблица 3.1S
Марки резиновых смесей
Материал Марка Каучук
старая новая
Мягкая резина 2566 1976 2—607 ГХ-66 ГХ-76 НК+СКБ СКБ СКИ-З+СКМС-ЗОРП
Полуэбонит 2—608 1751 1752 ИРП-1212 ИРП-1395 51-1574 ГХ-51 ГХ-52 ГХ-1212 ГХ-1395 ГХ-1574 СКИ-З+СКМС-ЗОРП СКБ СКБ НК СКИ-З+СКМС-ЗОРП СКИ-З+СКМС-ЗОРП
Эбонит 51-1626 51-1627 ИРП-1394 ИРП-1213 ГХ-1626 ГХ-1627 ГХ-1394 ГХ-1213 СКИ-3+СКМС-50П СКИ-3+СКМС-50П СКИ-З+наирнт НК
Свойства резиновых смесей
Таблица 3.16
Материал Плотность, кг/м’ Условная прочность при раз- рыве, МПа. не менее Относитель- ное удлине- ние при раз- рыве. %8 не менее Твердость во Шору (шкала А), усл. ед. Проч- ность ад- гезионной связи с метал- лом, МПа. не менее Усадка после вулканизации, %, ие более
Мягкие резины ГХ-66 1070 16 650 35—55 2
ГХ-76 1120 5,2 366 45—55 —. 2
2-607 1210 5 150 60—75 2
Полуэбониты 2-608 1340 6,5 80 80—100 5 2
ГХ-51 1320 27,4 •— 80—100 5 2
ГХ-1212 1220 7,5 80 60—95 0,5 2
ГХ-1395 1320 6,5 80 70—85 2,5 2
ГХ-1574 1280 6,5 80 80—100 — 2
Эбониты ГХ-1213 1620 — — 80—100 — 2
ГХ-1394 1670 6,5 80 85—100 —, 2
ГХ-1626 1460 13 80—100 5 2
ГХ-1627 1470 13 80—100 5 2
Листовой материал, применяемый для защиты оборудования,
должен иметь ровную поверхность. Не допускаются рваные места,
проколы, стыки, вздутия, расслоения (в дублированных листах),
инородные включения, пузыри шириной более 0,2 мм, длиной
10 мм в количестве более 5 штук на 1 м длины листа. Размеры
листов: длина не менее 20 м, ширина 800 ± 50 мм, толщина 1,5±
± 0,2 мм. По согласованию с потребителем допускается поставка
листов другой длины и ширины.
Резина должна быть накатана на деревянные ролики с ткане-
вой прокладкой и упакована в деревянные ящики.
Хранить их следует на стеллажах в подвешенном состоянии
в помещении, защищенном от воздействия прямых солнечных
лучей при температуре от — 2 до -f- 25 "С. Не допускается
воздействие масел и растворителей. Расстояние от отопительных
приборов должно быть не менее 1 м. Если резину хранили при
отрицательной температуре, перед применением ее следует вы-
держивать не менее 24 ч при температуре 23 ± 5 °C. Гарантий-
ный срок хранения материала 3—4 мес со дня изготовления.
Допускается использование его после гарантийного срока хране-
ния при условии сохранения физико-механических свойств.
Для крепления резин, полуэбонитов и эбонитов к металлу
и склеивания листов между собой (дублирования) применяют
резиновые клеи горячего или холодного отверждения (табл. 3.17).
Клеи поступают с заводов в готовом виде или в виде полуфабри-
ката — листов сухой резиновой смеси. В основном используют
клеи марок 2572 (ТУ 38-105-7588—79), 4508 (ТУ 38-105-480—76)
и реже термопреновый (ТУ 38-106-078—80), получаемые растворе-
нием соответствующих резиновых смесей в бензине БР-1, Б Р-2
(ГОСТ 443—76). Резиновые смеси изготавливают на натуральном
каучуке; смеси 2572 н 4508 содержат серу, ускорители вулкани-
Таблица 3.17
Характеристика клеев для приклеивания резни, эбонитов, полуэбонитов
Маркл клея Технические условия Проч- ность прк от- рыве* МПа Тепло- стой- кость* ’С Химическая стойкость Срок хра- не- ния, мес
2572 ТУ 38-105-758—79 6—10 60—70 Водо-, кислоте- н щелоче- стойкий 3
4508 ТУ 38-105480—76 См.* 90—100 Не стоек к действию масел 6
Термопреновый ТУ 38-106078—80 0,35 60 То же 12
51-К-22 ТУ 38-1051256—84 6—10 90 » 3
* Сопротнаяенне расслаиваимю 60 МН/м.
зации (редоксайд, альдоль-а-нафталин), наполнители (мел, оксид
магния и т. д.). Термопреновая смесь содержит серную кислоту,
органические сульфокислоты нафталинового ряда, белую сажу
и до 30% сосновой смолы (для улучшения адгезионных свойств).
Разработан и выпускается новый клей марки 51-К-22
(ТУ 38-105-1256—84).
Полуфабрикаты — сухие резиновые смеси — растворяют в бен-
зине в клеемешалках во взрывобезопасном исполнении. На рабо-
чем месте клеи доводят до нужной концентрации, которая зависит
от марки и назначения клея.
Клей 2572 для первого и второго слоя разбавляют бензином
в соотношении 1 : 6 и 1 : 5, для третьего — 1:4; термопреновый
1 : 10—1 : 15 — для первого слоя и 1 : 6—1 : 9 для второго, клей
4508 — 1 : 20 и 1 : 10 соответственно.
При выборе схемы покрытия (табл. 3.18) необходимо учитывать
условия эксплуатации оборудования, агрессивность среды, рабо-
чую температуру, давление, эрозионные действия (возможность
истирания), состояние среды (покой или движение раствора),
воздействие механических и других усилий на стенки аппаратов.
Резина, как наиболее эластичный материал, обладает хорошей
сопротивляемостью к истиранию. Поэтому при равной химической
стойкости с полуэбонитом или эбонитом для гуммирования аппа-
ратов, в которых происходит перемешивание раствора, а также
на стенки которых Действуют растягивающие усилия или ударные
нагрузки, следует применять мягкую резину. Для аппаратов,
работающих в условиях вакуума, гуммирование мягкой резиной
не применяют. Полуэбонит и эбонит при повышенных темпера-
турах имеют, как правило, более высокую химическую стойкость,
чем мягкая резина; они менее склонны в окислению и набуханию.
Полуэбонит и эбонит применяют для гуммирования аппаратов,
работающих при повышенных температурах, под давлением или
в условиях вакуума для обеспечения чистоты продукта, при
отсутствии механических воздействий на аппарат, а также для
работы в условиях тропического климата.
• Наряду с марками резиновых смесей на основе натурального
каучука (НК) осуществляется промышленный выпуск резин и
эбонитов на основе синтетических каучуков (СК): изопренового,
хлоропренового, бутадиен-стирольного и других [2]. Ниже
приведена характеристика СК, используемых для приготовления
гуммировочных составов.
: Каучук СКИ-3 (фирменные названия зарубежных марок —
коралл, карифлекс, америпол) содержит 90—98% звеньев поли-
изопрена, определяющих прочность при растяжении и эластич-
ность резин.
Бутадиен-стирольные каучуки CKA'IC-SOH,
СКМС-ЗОРП, СКМС-ЗОАРКМ, СКМС-30АРКМ15, СКМС-30АРКП
относят к высокоэластичным и морозостойким. Они более стойки
к действию солей марганца, железа и меди, чем НК- Марки
Таблица 3J&
Характеристика гуммировочных покрытий
Марка резиновой смеси для покрытия Число слоев Марка резино- вой сме- си для подслоя Марка клея Способ и режим вулканизации •
крепле- ние к ме- таллу между слоями
Резины мягкие
2-607 2—3 2-608 или ГХ-1627 2572 4508 или 2572 Под давлением до 0,3 МПа
ГХ-66 2—3 ГХ-51 или ГХ-52 2572 или 51-К-22 2572, 4508 или 51-К-22 То же
ГХ-66 3—4 Без под- слоя Термо- прено- вый 4508 Открытый, прн 100 °C течение 24—30 ч В
ГХ-76 2—3 ГХ-1627, ГХ-51 или ГХ-52 2572 или 51-К-22 2572 или 51-К-22 Под давлением до 0,3 МПа
ГХ-76 3—4 Без под- слоя 2572 или 4508 2572 или 4508 То же
ГХ-76 3—4 Термо- прен Термо- прено- вый 4508 Открытый при 100 °C течение 24—30 ч Е
Полуэбониты
2-608 3—4 — 2572 2572 Под давлением до 0,3 МПа
ГХ-51 2—3 ГХ-1627 2572 2572 То же
ГХ-51 . 3—4 Без под- слоя 2572 или 51-К-22 2572 или 51-К-22 »
ГХ-1574 3—7 То же 2572 или 51-К-22 2572 »
Эбониты
ГХ-1213 2—3 ГХ-1212 2572 2572 »
ГХ-1626 2—3 ГХ-1395 2572 2572 или 4508 »
ГХ-1626 3—4 Без под- слоя 2572 или 51-К-22 2572, 4508 или 51-К-22 Под давлением до 0,18 МПа или открытый при 100 °C в течение 72 ч
ГХ-1627 2—3 ГХ-1395, ГХ-51 2572 2572 Под давлением до 0,3 МПа
ГХ-1627 3—4 Без под- слоя 2572 или 51-К-22 2572 или 4508 Под давлением 0,15 МПа ДО
ГХ-1394 2—3 ГХ-1395 2572 2572 Под давлением 0,3 МПа до
ГХ-1394 3-5 Без под- слоя 2572 2572 То же
* Режимы ориентировочны и подлежат уточнению в зависимости от размеров вул-
канизационного оборудования н гуммируемых аппаратов.
СКМС имеют названия: в Англии — интон, США — солирен или
БСК, в ФРГ и ГДР — бука, ПНР — кер.
Этилен-пропилен-диеновые каучуки (СКЭПТ).
Имеют повышенную стойкость к озону, кислороду, спиртам,
кислотам и щелочам, а также теплостойкость до 100 °C. Резиновые
смеси на их основе имеют благодаря высокой пластичности хоро-
шие технологические свойства.
Хлоропреновый каучук — наирит. Ценное свойство
наирита — высокая клеящая способность, поэтому его широко
используют для приготовления клеев, например 88-Н. Газопро-
ницаемость наирита в два-три раза ниже, чем у НК- Положи-
тельные свойства наирита: повышенная озоностойкость, пони-
женная горючесть, высокая химическая стойкость. К недостаткам
следует отнести низкую стойкость в бензине и маслах, нетехноло-
гичность при переработке на каландрах. Полученные листы рези-
новой смеси склонны к подвулканизации. За рубежом известны
хлоропрены следующих названий: неопрены (США, Англия)
и пербунан (ФРГ).
К новым маркам резиновых смесей относятся мягкая резина
2-607 и полуэбонит 2-608, разработанные взамен нетехнологичных
марок ИРП-1390 и ИРП-1391. Новые марки имеют повышенные
теплостойкость и химическую стойкость. К антифрикционным
материалам относится эбонит ГХ-1574, в состав которого введен
графитовый наполнитель. Эбониты ГХ-1626, ГХ-1627, ГХ-1213
обладают высокой теплостойкостью (90—100 °C). Эбонит ГХ-1627,
содержащий в качестве наполнителя каолин, имеет светлый цвет
и может применяться для защиты оборудования, предназначен-
ного для получения высокочистых продуктов. Резиновые смеси
марок ИРП-1390, ИРП-1391, 60-340, 60-341, 60-343 и 60-344 сняты
с производства. На основе этилен-пропилен-диенового каучука
разработана мягкая резина марки 51-1632, обладающая высокими
износостойкостью и химической стойкостью к кремнефтористо-
водородной, плавиковой и фосфорной кислотам при температуре
до 100 °C. Она предназначена для защиты крупногабаритных
аппаратов с использованием термостойкого клея 51-К-13.
Производство работ
Технологический процесс гуммирования состоит из следу-
ющих операций: подготовка поверхности, приготовление клея,
дублирование и раскрой заготовок, оклеивание заготовками
защищаемой поверхности, вулканизация, проверка качества и
в случае необходимости ремонт покрытия.
Требования к качеству подготовки поверхности оборудования
и методы очистки изложены в разделе 3.2. Гуммировочные работы
Должны выполняться при температуре окружающего воздуха
не ниже 10 °C. Клеи приготавливают на месте работ растворением
сухих резиновых смесей в бензине БР-1 или БР-2 и доведением
раствора до нужной концентрации. Сухие смеси растворяют
в клеемешалках во взрывобезопасном исполнении.
Дублирование. Каландрованные листы резины или эбонита
протирают ветошью, смоченной в бензине-вгалоша», промазывают
резиновым клеем и после высыхания клея до «отлила» (в течение
15—30 мин) склеивают между собой (дублируют). Дублирование
проводят вручную на специальных столах, прикатывая листы
роликом от середины к краям, или на дублировочном станке.
Столы должны быть обиты оцинкованными или алюминиевыми
листами и заземлены. На практике дублируют от двух до пяти
листов резины, однако рекомендуется дублировать резину не
более чем в три слоя. При толщине обкладки 6 мм гуммирование
необходимо проводить в два приема, сдвигая заготовки второго
слоя покрытия относительно первого на 200—300 мм. Во избе-
жание лишних швов в гуммировочном покрытии длина нареза-
емых полос для дублирования должна быть равна длине или вы-
соте гуммируемого аппарата, трубопровода с припуском на от-
бортовку (120—150 мм) или нахлестку (40—50 мм).
Дублированные листы раскраивают острым ножом по шаблонам
в соответствии с конфигурацией и размерами гуммируемых изде-
лий. С кромок полученных заготовок срезают ножом фаски шири-
ной 15—20 мм под углом 35—45°. Все подготовительные работы
должны выполняться в помещении, обеспеченном приточно-вы-
тяжной вентиляцией во взрывобезопасном исполнении.
Оклеивание аппаратов начинают с внутренней поверхности,
затем гуммируют штуцеры, патрубки, лазы и крышку. На гори-
зонтальных аппаратах работу начинают с днища, а на вертикаль-
ных высотой более 1м — со стенок или обечайки.
На неровности металла, в местах сварных швов, в углах и
местах сопряжения днища с цилиндром наклеивают полосы шири-
ной 30—40 см или шпонки. Полосы шириной 30—40 см вырезают
из однослойной резины, а шпонки треугольного или трапецеидаль-
ного сечения — из дублированной заготовки. Для приклеивания
полос и шпонок используют тот же клей, что и для оклеивания
аппарата.
Заготовки приклеивают к металлической поверхности обору-
дования по следующей технологии: на поверхность оборудования
наносят мягкой волосяной кистью последовательно три слоя
клея с сушкой первого и второго слоя в течение 15—60 мин (в за-
висимости от марки клея) и третьего 40—120 мин. Одновременно
промазывают обезжиренную заготовку клеем, высушивают его
до «отлипа» и прикатывают к металлической поверхности роли-
ками или электрогладилками. Каждую следующую заготовку
'накладывают закрытым конусным срезом (фаской) на открытый
конусный срез предыдущей заготовки. При оклеивании горизон-
тальной поверхности прикатку роликом проводят от середины
заготовки к краям, а вертикальной — снизу вверх и одновременно
в стороны к краям заготовок. Если под резиновой обкладкой"
располагается сварной шов, прикатку резины зубчатым роликом
начинают в зоне сварного шва и ведут вдоль него. Резиновую
обкладку корпуса и днища обычно соединяют нахлесточным
швом. Если заготовки дублированной мягкой резины или полу-
эбонита соединены встык, на стыки накладывают полоски шири-
ной 35—50 мм из однослойной резины той же марки, что и в основ-
ном слое.
: Для гуммирования штуцеров, люков, лазов в местах их рас-
положения вырезают отверстия в основном покрытии. Если шту-
церы имеют небольшой диаметр, то их защищают предварительно
изготовленными резиновыми вкладышами. Заготовку (викель)
из трех-четырех слоев дублированного материала обрезают с одной
стороны на открытый, а с другой —- на закрытый клин, оба среза
промазывают клеем и заготовку склеивают встык на оправке
дорие. Внутреннюю поверхность штуцера и наружную поверх-
ность викеля смазывают (обильно) клеем, и викель протягивают
внутрь отверстия. Вынимают дорн и сушат поверхность до пол-
ного удаления паров бензина (8--10 ч). Концы викеля обрезают
так, чтобы они были на 30—40 мм длиннее штуцера. После пол-
ного удаления паров бензина прикатывают викель к внутренней
поверхности штуцера, а затем разбортовывают его и прикатывают
к фланцам и обкладке внутренней поверхности аппарата.
Допускается гуммировать штуцеры, люки, лазы и до защиты
резиной внутренней поверхности аппарата по той же технологии.
При этом заготовку прикатывают после ее отбортовки к металли-
ческой поверхности аппарата. В дальнейшем гуммируют корпус
аппарата и в выполненном покрытии прорезают отверстия.
Оклеивание штуцеров больших диаметров, люков и лазов
проводят заготовками резин по той же технологии, что и оклейку
корпуса аппарата.
В табл. 3.19 указаны оптимальные размеры гуммируемых
трубопроводов. Трубы, колена, тройники с внутренним диаметром
менее 37 мм гуммированию не подлежат.
1 Технология гуммирования трубопроводов зависит от их кон-
фигурации. Прямолинейные трубопроводы защищают вклады-
шами, наружный диаметр которых должен соответствовать вну-
треннему диаметру трубы. Зазор между вкладышем и стенкой
трубы должен быть не более 1 мм. В соответствии с выбранной
конструкцией гуммировочного покрытия проводят дублирование
резин и эбонитов. Общая толщина дублированных пластин 3—
4,5 мм. Пластины разрезают на полосы, длина которых должна
соответствовать длине гуммируемых труб с припуском 80
100 мм, а ширина равна "внутренней окружности трубы с при
пуском 14—16 мм. Из подготовленных резиновых полос на метал
лических или пластмассовых оправках изготавливают вкладыши.
При изготовлении вкладыша из мягкой резины с эбонитовым
подслоем швы соединяют только встык. Для повышения непрони-
Таблица 3.19
Оптимальные размеры гуммируемых трубопроводов, мм
Прямые трубопроводы Фасонные трубопроводы
диаметр длина. не более диаметр длина высота
42—89 1500 42 150 50
89—133 2000 42—57 230 80
133—187 4000 57—133 300 150
187—194 5000 133—273 560 250
273, 325 273—426 800 450
426, 480 1500 480 8'00 500
812 630 900 500
812—1212 2000 812 1000 500
1212 2500 1250
цаемости с внутренней стороны вкладыша приклеивают ленту из
мягкой резины шириной 20—30 мм. При изготовлении вкладыша
из полуэбонита заготовки соединяют внахлестку без дополнитель-
ной ленты. Трубу, подлежащую защите, устанавливают в гори-
зонтальном положении. На очищенную металлическую поверх-
ность наносят три слоя клея с промежуточной сушкой первых
двух по 30—40 мин и третьего 3—4 ч.
Наружную поверхность вкладыша промазывают клеем, сушат
20-—30 мин, обильно смачивают бензином и протаскивают при
помощи оправки внутрь трубы. Оправку вынимают, обкладку
выдерживают в течение 8—10 ч до полного удаления паров бен-
зина. Одновременно отрезают один конец вкладыша под прямым
углом, так чтобы при разбортовке резины по окружности фланца
он доходил до болтовых отверстий. Резину прикатывают ручным
роликом по всей окружности трубы на расстоянии 50—60 мм
от фланца, промазывают свободную часть вкладыша и фланец
клеем и делают разбортовку. Вкладыш прижимают к стенкам
трубы с помощью «груш» — металлических шаровых роликов,
прикрепленных к длинной ручке или цилиндром (снарядом) из
мягкой резины, наполненным сжатым воздухом. После прикатки
вкладыша его свободный конец у второго фланца обрезают на
30—40 мм от концов трубы, удаляют пасту влажной тканью и
разбортовывают резину на фланец.
Для гуммирования внутренней поверхности труб резинами
и эбонитами используют специальную установку, состоящую
нз вакуум-цилиндрической оправки и вакуум-насоса. Регулиру-
емая скорость нанесения покрытия достигает 20 м/мин. Исполь-
зование такой установки увеличивает в 12—15 раз производи-
тельность труда, при этом улучшается качество покрытия и рас-
ширяется диапазон размеров гуммируемых труб.
Соединительные части трубопроводов — отвода, колена, трой-
ники, крестовины и другие мелкие детали — гуммируют так же,
как прямолинейные трубопровода, однако при вставке вкладыша
применяют гибкие дорны из резины. В трубах с изгибом викель
прикатывают вакуумным способом.
Вулканизация. Для придания резиновому покрытию химиче-
ской стойкости, прочности и эластичности его вулканизуют.
В зависимости от марки резины или эбонита, принятого метода
крепления резиновых обкладок к металлу вулканизацию осуще-
ствляют одним из следующих способов: в вулканизационных
котлах или гуммируемых аппаратах под давлением; в гуммируе-
мых аппаратах без давления (открытый способ). В качестве
теплоносителя наибольшее применение находит насыщенный водя-
ной пар, ценным свойством которого является строго определен-
ная температура конденсации при данном давлении, выдержива-
емая в течение всего процесса. Однако образующийся конденсат
частично вымывает отдельные составляющие резиновой смеси,
вследствие чего ухудшаются физико-механические свойства и
химическая стойкость покрытия. При вулканизации горячим
воздухом коррозионная стойкость и срок службы гуммировочного
покрытия повышается на 20—25% по сравнению с вулканизацией
насыщенным паром. Особенно это важно при эксплуатации резин
и эбонитов в агрессивных средах при повышенной температуре.
Режим вулканизации выбирается в зависимости от марки при-
меняемой резиновой смеси н клея, толщины резинового покрытия
н габаритов защищаемого оборудования. Например, гуммировоч-
ное покрытие на эбоните марки ГХ-1626 может вулканизоваться
как под давлением, так и. «открытым» способом. Применение эбо-
нита марки ГХ-1627 возможно только при вулканизации под
давлением (в котле или в аппарате). Его вулканизация «открытым»
способом не позволяет достигнуть необходимой твердости и хими-
ческой стойкости покрытия.
Вулканизация в котле под давлением.
Вулканизацию в котле применяют при гуммировании аппаратов,
трубопроводов и различных деталей, габаритные размеры которых
позволяют загружать их в вулканизационные котлы. Как пра-
вило, это осуществляется на заводах—-изготовителях оборудования
(табл. 3.2k)), а также в специальных гуммировочных мастерских,
оснащенных вулканизационными котлами [20]. Вулканизацион-
ный котел представляет собой цилиндрический стальной аппарат
с днищем и крышкой. Котлы выпускают в горизонтальном и вер-
тикальном исполнении длиной 6—8 м и диаметром 2,2—2,8 м
на давление 0,6 и 1,25 МПа. Наибольшее применение получили
горизонтальные вулканизационные котлы, позволяющие меха-
низировать их загрузку и выгрузку наиболее рациональным
способом.
Управление процессом вулканизации с момента закрытия
крышки и до его окончания, как правило, происходит автомати-
чески. Отклонения давления в котле при вулканизации от нормы,
предусмотренной режимом вулканизации, допускается в пределах
Характеристика гуммированных химических аппаратов Таблица 3.20 *
№ по Нанменованне Условное избыточное Номиналь- ный объем.
давление, МПа м’
1 Емкостные аппар Вертикальные с эллиптическим днищем а т ы 0,6 0,25—0,63
2 н съемной крышкой Горизонтальные с эллиптическим днищем 0,6 1—16
и съемной крышкой 0,03 6,3—16
3 Вертикальные с плоским днищем и съем- Атмосферное 0,25—0,63
4 ной крышкой Вертикальные с плоским днищем и съем- (налив) Атмосферное 1—16
ион сферической крышкой Аппараты с перемешивающн (налив) м у с т р о й с ГНОМ
5 Вертикальные с эллиптическим днищем и 0,6 1—16
6 съемной крышкой Вертикальные с плоским днищем и съем- Атмосферное 1—16
* ной крышкой Изготовитель — ПО «Курганармхнммаш», п. 3 (налив) — ПО «Уралхнм маш».
±0,02 МПа. Стрелка манометра ни в коем случае не должна за-
ходить за черту (предельное рабочее давление).
Котел загружают изделиями равномерно, без толчков и уда-
ров. В процессе вулканизации запрещается открывать крышку,
менять или переставлять груз на рычаге предохранительного
клапана. Для снижения концентрации паров бензина в котле его
продувают в первые 2 ч через каждые 15—20 мин, а затем (до конца
вулканизации) через каждые 30 мин. Запрещается открывать
крышку котла до полного снятия давления.
Вулканизация в гуммируемом аппарате
под давлением. Гуммируемые аппараты должны соот-
ветствовать требованиям, предъявляемым Госгортехнадзором к ап-
паратам, работающим под давлением. Перед вулканизацией аппа-
рат должен быть оборудован коммуникациями для подвода пара,
сжатого воздуха, отвода конденсата, а также контрольно-измери-
тельными приборами: манометром, термометром, предохранитель-
ным клапаном. На все штуцеры и лазы устанавливают метал-
лические заглушки с прокладками, рассчитанными на работу
под давлением.
Вулканизация открытым способом. Перед
вулканизацией гуммируемые аппараты подготавливают. В крыш-
ках устанавливают три штуцера: для впуска пара, отвода кон-
денсата и установки манометра. При отсутствии крышек верхнюю
часть аппарата (во избежание недовулканизации верхних бортов)
Рис. 3.15. Схема вулканизации крупногабаритной
аппаратуры:
, у___термометры: 2 — предохранительный клапан;
3'_манометр; 4 — рассекатель; 5. S — вентили.
ограждают металлическим кожухом вы-
сотой не менее 1 м. Неиспользуемые шту-
церы и другие отверстия заглушают. Для
нагрева растворов хлорида кальция или
воды в аппаратах подвешивают паровые
змеевики. Расстояние между трубами змее-
вика и гуммировочным покрытием должно
быть не менее 300 мм.
Пар для вулканизации резиновой об-
кладки подают через вентиль 5 (рис. 3.15)
по трубке диаметром 50 мм, на конце кото-
рой приварен рассекатель пара 4. Трубка
с рассекателем не доходит до днища на 250—300 мм. В нижний
боковой штуцер вводят переливную трубу диаметром 50 мм, кото-
рая не доходит до крышки на 30 мм. В этот же штуцер вваривают
вентиль 6 диаметром 50 мм для спуска воды после окончания вул-
канизации.
Для обеспечения качественной вулканизации покрытия флан-
цев на штуцерах большого диаметра размещают текстропные
ремни. При этом при затяжке болтов сохраняют зазор между
обкладкой зеркала фланцев и заглушкой. Пар или горячая вода,
поступающие в зазор, нагревают покрытие. По окончании вулка-
низации подачу пара в змеевик прекращают и воду после ее охла-
ждения спускают. Вулканизацию крупногабаритных аппаратов
или отдельных его секций открытым способом проводят в вулка-
низационной железобетонной яме. В этом случае обогрев ведут
острым паром, который поступает по трубопроводу в верхнюю
часть ямы. Для спуска конденсата в канализацию в нижней части
ямы предусматривают отвод.
Контроль качества покрытия. Качество гуммировочного покры-
тия контролируют как перед вулканизацией, так и после нее,
методы контроля соответствуют ОСТ 26-2051—77. Для оценки
качества невулканизованных каландровых резин определяют
прочность, относительное и остаточное удлинение резины
при разрыве, твердость, толщину листа. Качество клея оцени-
вают по внешнему виду, концентрации и вязкости. Готовое по-
крытие подвергают визуальному осмотру, простукиванию и испы-
танию на электропробой.
При проверке толщины покрытия определяют соответствие
числа слоев резины проекту. Допускаемые отклонения общей
толщины покрытия при гуммировании не должны превышать
±0,5, 1 и 1,5 мм для толщины обкладки 2—3, 4—6, 10 мм соот-
ветственно. Допускаются утолщения в покрытии до двойной
толщины за счет швов, выполненных внахлест. Сцепление с за-
щищаемои поверхностью проверяют простукиванием поверхности
легким деревянным или металлическим молотком. Допускается
отслаивание одного участка покрытия площадью 20 см2 на 1 мй,
но не более 5% от общей площади покрытия. Царапины и углуб-
ления, утончающие обкладку более чем на 1 мм, не допускаются,
Полнота отверждения резиновых покрытий обеспечивается соблю-
дением режима вулканизации и контролируется твердомером
(по контрольным образцам). Сплошность покрытия (отсутствие
пор, трещин, проколов) проверяют электрическим дефектоскопом
напряжением до 30 кВ. Величину напряжения подбирают в зави-
симости от толщины и материала покрытия. Ориентировочно она
составляет 20—30 кВ для эбонитов н полуэбонитов и 15—20 кВ
для мягких резин. Дефектные места в покрытии обнаруживают
по пульсирующей искре, длина которой может быть от 3 до 30 мм.
Необходимо учитывать, что саженаполненные резины имеют низ-
кие диэлектрические свойства и наличие в данном случае искре
кого просева не является показателем дефекта. При использовании
эбонита ГХ-1626, содержащего сажу, покрытие проверяют элек-
трическим дефектоскопом напряжением 5 кВ. Покрытия на основе
полуэбонита ГХ-1574, содержащего сажу и графит, дефектоскопом
не проверяют.
На обнаруженные до вулканизации дефектные места в покры-
тии необходимо наложить заплаты и тщательно их прикатать
зубчатым роликом. До вулканизации покрытия допускается
производить любое исправление дефектов, независимо от вида
гуммируемого оборудования, марки резины и толщины обкладки.
Окончание процесса вулканизации определяют измерением
твердости (на приборе 2033-ТИР) контрольных образцов, под-
вешиваемых в аппарате. Дефекты после вулканизации исправляют
различными способами в зависимости от вида гуммировочного
материала.
Ремонт покрытия. При ремонте покрытия поврежденный уча-
сток удаляют пневмозубилом или другим механическим способом,
предварительно обработав его растворителем (Р-4, бензином,
дихлорэтаном) до набухания. Края основного покрытия после
удаления дефектного участка срезают на конус. Металл песко-
струят или очищают наждачной бумагой, обезжиривают бензи-
ном БР-1 или БР-2, промазывают клеем. Марки клея и резиновой
смеси для ремонта, должны соответствовать используемым для
основного покрытия. Для ремонта наиболее предпочтительно
применять листовую резину с ультраускорителями, специально
разработанными в отечественной промышленности, имеющую со-
кращенное время вулканизации. Заготовку наклеивают на де-
фектный участок с нахлестом на ранее нанесенное покрытие на
40—50 мм, вулканизацию осуществляют, направляя струю острого
пара на ремонтируемое место. При этом ремонтируемый участок
закрывают кожухом (металлическим или из прорезиненной ткани).
Размер стороны кожуха должен быть равен двум диаметрам за-
Рис. 3.16. Ремонт гуммировочных покрытий;
j — прижимное устройство: 2 — поврежденный уча-
сток; 3 — электронагреватель; 4 — гуммировочное
покрытие.
платы, высота 100—150 мм. В кожухе
вырезают отверстие, в которое встав-
ляют шланг для подачи пара. Кожух
должен быть изолирован для исключе-
ния потерь тепла.
Вулканизацию заплаты можно про-
изводить также лампой ИКЗ (220—
250 В), электровулканизаторами и с
помощью «утюга». При вулканизации с
помощью лампы ИКЗ штатив с лампой устанавливают на расстоя-
нии 400—600 мм от ремонтируемого участка и нагревают заплату
до окончания вулканизации.
Электровулканизаторы используют для нагрева покрытия на
плоских, изогнутых, угловых и других поверхностях (рис. 3.16).
Электровулканизатор состоит из электромагнита постоянного
тока с прижимным устройством и сменного электронагревателя.
Электромагнит устанавливают на жесткозакрепленной металли-
ческой плите и включают в электрическую цепь постоянного тока.
Магнит с большой силой притягивается к металлической плите,
которая служит опорой для прижимного устройства. С помощью
прижимного устройства электронагреватель с необходимым уси-
лием давит на ремонтируемый участок гуммировочного покрытия.
Температуру электронагревателя регулируют клеммным пере-
ключателем.
Техническая характеристика электровулканизатора:
Температура нагрева, °C
Напряжение, В
электромагнита
электронагревателя
Размер рабочей поверхности, мм
Масса, кг
100, 120, 140, 160
36
36
120х 120
14
Время вулканизации 60—90 мин при 143—151 °C.
Вулканизацию с помощью «утюга» проводят по следующей
технологии. На заплату накладывают кусок асбеста, «утюг» уста-
навливают на асбестовой прокладке и нагревают автогеном до
соломенного цвета. Не допускается попадание под «утюг» основ-
ного покрытия. Нагретый «утюг» прикладывают в заплате и дер-
жат до полной ее вулканизации.
Дефекты в виде раковин и углублений исправляют заливкой
несколько выше уровня основной обкладки расплавленного термо-
прена. Термопрен выдерживают в течение 30—40 мин (до полного
застывания), после чего зачищают поверхность наждачной бумагой
заподлицо с основной обкладкой.
Ремонт дефектных мест с использованием резин трудоемок
и в ряде случаев не позволяет высококачественно отремонтировать
покрытие. Поэтому для ремонта гуммировочного покрытия на-
ходят применение также и другие способы, например ремонт
замазками н резиноподобными составами.
Применяют состав на основе эпоксидно-каучуковой шпатлевки
ЭП-0055 (ТУ 6-10-1561—82), отверждаемой при обычной темпера-
туре. Дефектный участок удаляют, и после зачистки наждачной
бумагой и обезжиривания поверхность покрывают слоем шпат-
левки ЭП-0055, который выдерживают до полного схватыва-
ния.
Ремонт резиноподобными составами выполняют, используя
герметики У-ЗОМ и 51-Г-10, эпоксидные полимерзамазки, напол-
ненные резиновой или полуэбонитовой крошкой, полимерзамазки
заводского изготовления марок К-38, К-Ю2, № 14. Полимер-
замазки содержат эпоксидную смолу ЭД-20 или ЭД-16, каучук,
сажу, оксид магния или цинка, кварцевый песок и другие компо-
ненты. Отвердитель на аминной основе вводят перед применением
полимерзамазок. Для ремонта находят применение также эпо-
ксидные полимерзамазки с наполнителем из графитового порошка
или титана (для хлоростойких покрытий). Выбор материала для
ремонта резиновой обкладки осуществляют с учетом его свойств:
химической стойкости, теплостойкости, адгезионных свойств и
абразивоустойчивости. Дефект в виде пузыря можно отремонти-
ровать, не вырезая его. В пузыре, прокалывают два отверстия
диаметром 1,5 мм. В одно из них с помощью медицинского шприца
вводят замазку до ее появления из противоположного отверстия.
Правила транспортировки, хранения и монтажа
гуммированного оборудования
Гуммировочные покрытия довольно хрупкие, поэтому при
транспортировке, хранении и монтаже гуммированного оборудо-
вания или отдельных его элементов необходимо соблюдать осто-
рожность. Транспортировку готовых гуммированных аппаратов
следует проводить в собранном виде. Штуцеры и люки необходимо
плотно заглушить. Если это невозможно, то узлы и детали плотно
упаковывают в деревянные ящики, обернув гуммированные по-
верхности тканью. На брусьях в ящиках укладывают резиновые
или войлочные прокладки. Аналогичные требования нужно соб-
людать при межцеховой транспортировке гуммированных узлов
и деталей. Зачалк.у необходимо производить стальными канатами
за негуммированные места. При транспортировке изделий с на-
ружной гуммировкой при зачалке используют резиновые, вой-
лочные и деревянные прокладки. Отгрузку гуммированного обо-
рудования и отдельных деталей следует проводить при темпера-
туре не ниже 2 °C. Зимой транспортировку осуществляют в спе-
циальных утепленных камерах. Необходимо, чтобы отопительные
приборы находились на расстоянии, исключающем нагрев гумми-
рованной поверхности выше 50 °C. Срок хранения гуммированных
изделий 6 мес.
ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ жидких ГУММИРОВОЧНЫХ СОСТАВОВ
Покрытия на основе жидких гуммировочных составов бес-
шовны, имеют высокие прочностные свойства, непроницаемы,
устойчивы в минеральных кислотах (серной, фосфорной) средних
концентраций, щелочах, солях при обычной и повышенной (50—
•60 °C) температуре. Они могут применяться в качестве самосто-
ятельных покрытий и как подслой под футеровку. Получение
таких покрытий — один из наиболее прогрессивных методов за-
щиты, так как он поддается механизации и пригоден для защиты
аппаратов сложной конфигурации, центрифуг, мешалок, тройни-
ков, вентиляторов, изделий с перфорированной поверхностью,
труб диаметром менее 27 мм.
Существует два вида таких покрытий: на основе жидких ре-
зиновых смесей, отверждаемых при обычной температуре, и жид-
ких эбонитовых смесей, отверждение которых происходит только
при повышенной (100—150 °C) температуре. Покрытия на основе
жидких эбонитовых составов имеют более высокие прочностные
и адгезионные показатели и устойчивость к агрессивным средам.
Так, покрытия на основе ГЭС-1 ПС выдерживает воздействие горя-
чих 10%-ной азотной и 10%-ной соляной кислот, концентрирован-
ной (80%) фосфорной и 50%-ной уксусной кислот при обычной
температуре.
Поверхности защищаемого оборудования подготавливают, как
описано в разделе 3.2.
Работы с жидкими гуммированными составами выполняют
при температуре окружающей среды и защищаемой поверхности
не ниже 15 °C.
Покрытия на основе жидких резиновых смесей
Покрытия на основе жидких резиновых смесей получают,
используя тиоколовый герметик У-ЗОМ, наирит и герметик
51-Г-10. Свойства покрытий даны в табл. 3.21.
Герметик У-ЗОМ (ГОСТ 13489—79) — трехкомпонентный
пастообразный материал на основе низкомолекулярного поли-
сульфидного каучука (жидкого тиокола), наполненного сажей.
В его состав входит герметизирующая паста У-30, вулканизу-
ющая паста и ускоритель вулканизации (см. табл. 3.22).
Рабочие составы герметика У-ЗОМ приготавливают смешением
в растворосмесителях компонентов до получения однородной смеси
(не менее 5 мин). В небольших объемах их можно приготовить
в ведре, при этом для перемешивания используют пневматиче-
скую дрель с винтовой, рамочной или пропеллерной насадкой.
Таблица 3.2Т
Свойства покрытий на основе жидких резиновых смесей
Показатели Герметик Наирит
У-ЗОМ 51-Г-10 вулкани- зованный невулка- иизован- иый
Прочность при разрыве, МПа, не менее 2,5 4,5 9 6
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 150 550 180 250
Относительное остаточное удлинение после разрыва, %, не более 8 40 16 60
Прочность адгезионной связи со СтЗ при отрыве, МПа — — 3 —
при отслаивании, Н/м 0,18 0,15 — —
Рабочий состав У-ЗОМ приготавливают в количестве, необходимом
для производства работ в течение 1,5—2 ч. При более длительном
сроке происходит вулканизация герметика.
Подготовленную поверхность огрунтовывают за два раза клеем
88-Н, эпоксидно-тиоколовым или хлорнаиритовым грунтом
(табл. 3.23). При защите бетонных поверхностей в качестве грунта,
можно также использовать водную дисперсию тиокола Т-50.
Герметик У-ЗОМ наносят в несколько слоев винипластовыми
или металлическими шпателями, на вертикальную поверхность —
снизу вверх. Каждый последующий слой герметика должен пере-
крывать ранее нанесенный. Толщина покрытия за один проход,
колеблется в зависимости от степени разбавления герметика
растворителем от 0,5 до 3 мм. Оптимальная толщина покрытия
2—3 мм, при использовании шпателя эта толщина достигается
за один-два раза.
При защите аппарата сложной конфигурации рабочий состав
наносят валиком (кистью) или краскораспылителем. При этом
в состав герметика У-ЗОМ вводят растворитель Р-4 (этилацетат)
в количестве соответственно 20 и 30 ч. на 100 ч. герметика (по
массе). Валиком (кистью) герметик наносят в 5—6 слоев, краско-
Таблица 3.22
Массовый состав тиоколовых герметиков, ч.
Компоненты У-ЗОМ У-ЗОМЭС-5 У-30МЭС-10
Герметизирующая паста У-30 100 .— —
У-ЗОЭ-5 — 100 •—
У-ЗОЭ-Ю —- .— 100
Вулканизующая паста № 9 5—7 7—12 8—15
Ускоритель вулканизации — дифенил- гуанидин 0,1—0,5 0,3—1 0,4—1,1
Таблица 3 23
Грунты, рекомендуемые под покрытия из герметика У-ЗОМ
и наирнта НТ
Название Состав Время истечения по ВЗ-4, с, не менее
Клей 88-Н (ТУ 38-1051061—82) Эпоксидно-тиоколо- Раствор резиновой смеси 31-Н на основе наирнта н бутилфеноло-формальдегидной смолы в смеси этилацетата и бензина I II 40
вый Герметизирующая паста У-30 200 400 Эпоксидная 100 100 шпатлевка ЭП-00-10 Отвердитель НЭПА 10 10 Растворитель Р-4 150 250 40—50
Хлорнаиритовый (ТУ 38-10519—77) Раствор резиновой смеси из хлорнаирита и наирита А в смеси растворителей (соль- вент, скипидар и бутиловый спирт) 40
распылителем — в 8—10 слоев с промежуточной сушкой каждого
слоя в течение 1 сут при обычной температуре. Вулканизация
покрытия длится 1 сут при 18—20 °C.
Сокращения сроков межслойной выдержки и вулканизации
готового покрытия можно достичь повышением температуры вну-
три аппарата с обеспечением вытяжной вентиляции. Подъем
температуры должен быть плавным, не более 30 °С/ч. При 70 °C
вулканизация покрытия длится около 3 ч. До пуска в эксплуата-
цию оборудование выдерживают при обычной температуре в те-
чение 8—10 сут.
К модификациям герметика У-ЗОМ относятся эпоксид-
но-тиоколовые герметики У-ЗОМЭС-5 и У-ЗОМЭС-10
(ТУ 38-1051386—80). Они содержат эпоксидную смолу марки
ЭД-20 или ЭД-16 в количестве соответственно 5 и 10 мае. ч. на
100 мае. ч. герметизирующей пасты У-30. Технология нанесения
состава У-ЗОМЭС та же, что и состава У-ЗОМ, однако при этом
исключается необходимость применения грунтов, содержащих
растворители, поэтому применение герметиков У-ЗОМЭС более
технологично и безопасно.
Жидкий наирит (ТУ 38-10518—77) представляет собой
однокомпонентный 50%-ный раствор резиновой смеси на основе
хлоропренового каучука в смеси растворителей (76 мае. ч. камен-
ноугольного сольвента, 19 мае. ч. скипидара и 5 мае. ч. техни-
ческого бутилового спирта).
Жидкий наирит наносят на металлическую или бетонную
поверхность по хлорнаиритовому грунту, поставляемому в ком-
плекте с наиритом (в соотношении 1 : 10). Бетонную поверхность
можно также грунтовать водной дисперсией тиокола Т-50. Грунто-
вочный слой целесообразно наносить кистью, при этом достигается
наилучшее растушевывание грунта, способствующее лучшей ад-
гезии. Наирит наносят шпателем, кистью или валиком. Толщина
однослойного покрытия при нанесении кистью 40—50 мкм, общая
толщина покрытия 1—1,2 мм, что соответствует 20—30 слоям.
Промежуточная сушка каждого слоя 4—8 ч при 18—20 °C. Для
получения необходимой консистенции при нанесении кистью
необходимо в состав наирита вводить до 40% растворителя Р-4
или сольвента.
Вулканизация покрытия длится 15 сут при 18—20 °C, 1,5—
3 сут при 80 °C или 1 сут при 100 °C. Для обогрева аппаратов
необходимо использовать закрытые паровые или электрообогре-
вательные приборы. Скорость подъема температуры не более
30 °С/ч.
Покрытие на основе наирита трещиностойко, что особенно-
важно при защите железобетонных сооружений.
Герметик 51-Г-10 (ТУ 38-105626—78) — однокомпонент-
ный, пастообразный, самовулканизующийся материал на основе
55 %-ного раствора дивинилстирольного термоэластопласта
ДСТ-30 в бутилацетате. В его состав входят наполнители (графит
и сажа), адгезив — инден-кумароновая смола, аэросил в качестве-
тиксотропной добавки и растворитель. Отверждение герметика
происходит при обычной температуре за счет улетучивания рас-
творителя.
Герметик 51-Г-10 имеет высокую адгезию к стали и бетону и
не требует нанесения специального грунта. Подготовленную ме-
таллическую или бетонную поверхность грунтуют герметиком,
разбавленным растворителем (Р-4, бензином, этилацетатом или
бутилацетатом) до вязкости, соответствующей времени истечения
по вискозиметру ВЗ-1 30 с. Толщина грунтовочного слоя 90—
100 мкм. Грунт высушивают в течение 40—60 мин при обычной
температуре, после чего на поверхность наносят шпателем за
два-три раза или кистью за пять-шесть раз основное покрытие
общей толщиной 1—1,5 мм. Герметик заводской поставки можно
наносить шпателем. Для нанесения кистью его необходимо разба-
вить растворителем (в соотношении 1:1) до вязкости, со-
ответствующей времени истечения 50 — 60 с по вискозиметру
ВЗ-1. Сушка между нанесением слоев 1,5—2 ч при 20 °C и 3 ч при
10 °C. Готовое покрытие выдерживают до эксплуатации в течение
7 сут.
Резиновые смеси транспортируют в герметически закрываю-
щихся флягах емкостью 40—50 л. При транспортировке и хране-
нии не допускается воздействия прямых солнечных лучей, масел,
кислот, щелочей, бензина, керосина и т. д. Температура хранения
от 0 до 25 °C. Допускается транспортировка герметиков при отри-
цательной температуре, но не более 15 сут. Нагревательные при-
боры следует устанавливать на расстоянии не менее 1,5 м. Срок
хранения: наирита — 3 мес, герметика 51-Г-10 — 6 мес, У-ЗОМ —
12 мес.
Качество нанесенных покрытий проверяют внешним осмотром.
Наличие сквозных пор, пузырей и видимых повреждений недопу-
стимо. Сплошность покрытия, нанесенного на металлическую по-
верхность, определяют электрическим дефектоскопом, адгезию —
по методу решетчатого надреза с последующей заделкой нарушен-
ного покрытия. Толщину покрытия определяют с помощью тол-
щиномеров ВТ-ЗОМ и МТ-40 НМ. При обнаружении дефектов с по-
врежденного места снимают покрытие, края пленок зачищают на
3—5 см и участок покрывают герметиком. При этом число слоев
в этих местах увеличивают на два-три по сравнению с основным
покрытием.
Покрытия на основе жидких эбонитовых составов
Жидкие эбонитовые составы представляют собой вязкие ком-
позиции на основе синтетических низкомолекулярных олигодие-
новых каучуков [21—23]. В качестве вулканизующих систем ис-
пользуют серу с ускорителями и активаторами. Для обеспечения
заданной толщины покрытия в состав жидких эбонитовых составов
вводят тиксотропный наполнитель.
Возможность применения этого способа защиты ограничи-
вается необходимостью создания высокой температуры при вулка-
низации.
Разработаны одно- и двухупаковочные составы. Одноупа-
ковочные эбонитовые составы (марки ЭС-100Т и ГЭС-1)
представляют собой однородные низковязкие композиции черного
цвета. Они не содержат органических растворителей и безопасны
в применении. Двухупаковочные эбонитовые составы
(марки ГЭС-1 ПС и эсмонит) выпускают и хранят в виде двух от-
дельных компонентов: высоковязкой гуммировочной основы —
композиции желто-серого или черного цвета — и вулканизующей
пасты ОП-1 или ВП-2. Дозировка вулканизующей пасты состав-
ляет 15—20 ч. на 100 ч. основы (по массе).
Основные свойства одно- и двухупаковочных составов приве-
дены в табл. 3.24, физико-механические свойства покрытий на их
основе — в табл. 3.25.
При гуммировании одноупаковочными эбонитовыми составами
необходимо тщательно гомогенизировать их в смесителе или вруч-
ную до получения однородной консистенции. Срок хранения одно-
компонентных составов практически неограничен, так как они не
подвержены вулканизации при обычной (18—25 °C) температуре.
Однако при длительном хранении возможно выпадение в осадок
некоторых твердых ингредиентов.
Нанесенный на поверхность первый грунтовочный слой энер-
гично растушевывают жесткой кистью. Оборудование с нанесен-
ным первым слоем покрытия помещают с помощью рельсовой
тележки в термокамеру и подвергают подвулканизации горячим
воздухом без давления в течение 5 ч при 100 °C (ЭС-100Т) или 2 ч
Тв&кюцв s.26
Свойства жидких евоннтовыж составов
Показатели Одноупаковочные составы марок Двухупановочяше состава марок
ЭС-100Т ГЭС-1 ГЭС-1 ПС Эсмони'.
Плотность, кг/м5 1200 1070 1095 1095
Время истечения раствора в толуоле по ВЗ-1 (20 °C), с 75 %-него 45 50
40 %-кого (сопло № 4—5) 45 45
Толщина однослойного покрытия, мм 0,2—0,3 0,2—0,3 1—2 1—2
Продолжительность вулканизации при —„ —— 48 24
20—25 °C, ч Расход, кг/м2 при толщине покрытия 1 мм 1,3 1,1 1,45 1,45
2 мм — — 2,9 2,9
при 150 °C (ГЭС-1). По окончании предварительной вулканизации
первый слой охлаждают до 18—25 °C и наносят мягкой кистью
последующие слои толщиной 0,2—0,3 мм с промежуточной вулка-
низацией. Каждый последующий слой вулканизуют по режиму,
указанному выше. Окончательное покрытие (толщиной не более
1 мм для ЭС-100Т и 2 мм для ГЭС-1) вулканизуют в течение 25 ч
при 100 °C (ЭС-100Т) или 8 ч при 150 °C (ГЭС-1).
При проведении вулканизации температуру в термокамере
рекомендуется поднимать со скоростью не более 2—3 °С/мин во
избежание образования в покрытии пор и вздутий. Необходимо
удалять из камеры образующиеся олигомеры, оксиды углерода и
сернистые соединения. Габариты камеры и ее конструкция должны
обеспечить равномерную температуру во всех точках ее объема.
Воздух, подаваемый в камеру, подогревают с помощью выносных
паровых и электрических калориферов или других нагреватель
ных установок.
Таблица 3.25
Свойства покрытий на основе жидких обошгговых еоставов
Показатели ЭС-100Т ГЭС-1 ГЭС-1 ПС Эсноннт
Максимальная рабочая температура, °C 150 150 150 150
Прочность при разрыве, МПа, не менее 12 20 20 20
Прочность адгезионной связи со СтЗ 5 5 3 4
при отрыве, МПа, ие менее Прочность при ударе, Н-м, не менее 5 5 5 5
Твердость по ТМ-2, усл. ед. 28 100 100 100
Цвет Черный
Двухупаковочные составы готовят на месте проведения работ
непосредственно перед применением. Компоненты перемешивают
до однородной консистенции. Двухупаковочные составы в основ-
ном наносят в два—четыре слоя шпателем или кистью. При нанесе-
нии кистью состав после смешения компонентов разбавляют уайт-
спиритом. Нанесенный равномерно с тщательным втиранием со-
став выдерживают в течение 1—2 сут при 20—25 °C. Покрытие
должно приобрести резиноподобное состояние. Второй и последу-
ющие (при необходимости) слои состава наносят и отверждают
аналогично. Окончательную вулканизацию проводят в термока-
мере без давления в течение 2 ч при 150 °C или 20 ч при 120 °C.
Рекомендуется поднимать температуру в термокамере по следую-
щему режиму-'
60 мин до 100 °C, выдержка 30 мин
15 мин до 120 °C выдержка 30 мин
30 мин до 150 °C, выдержка 120 мин
Всего — 4 ч 45 мин
После проведения полной вулканизации покрытия его охла-
ждают в естественных условиях до температуры окружающей
среды. Во избежание образования пор и вздутий не рекомендуется
наносить покрытие толщиной более 2 мм.
Детали небольших размеров, участки труб, отводы, тройники
гуммируют методом окунания. Подготовленные изделия подвеши-
вают с помощью проволочных крюков и погружают в ванну с жид-
ким эбонитовым составом, выдерживают несколько минут, извле-
кают и подвешивают над ванной в наклонном положении под углом
45° для стекания избытка состава. Подтеки растушевывают мяг-
кой волосяной кистью, вулканизуют покрытие и повторно опу-
скают изделия. При нанесении каждого слоя изделие поворачи-
вают вдоль оси для получения равномерного слоя покрытия.
При гуммировании изделий, имеющих форму тел вращения (ро-
торы центрифуг, рабочие колеса насосов, вентиляторов и т. д.),
целесообразно закреплять их и, погрузив в ванну, вращать.
При гуммировании труб диаметром до 50 мм (колен и отводов)
с одной стороны устанавливают заглушки с прокладкой или ре-
зиновой пробкой. Внутреннюю полость полностью заливают жид-
ким эбонитовым составом и выдерживают несколько минут. Трубу
переворачивают, и, сняв заглушку (или пробку), сливают избыток
эбонита в ванну. Фланцы промазывают составом с помощью кисти
или шпателя, и вулканизуют покрытие. При гуммировании прямых
участков труб диаметром более 50 мм применяют метод частичного
залива. Залитый участок трубы с двухсторонними заглушками
дважды прокатывают (в противоположных направлениях) по на-
клонным направляющим или на наклонном роликовом стенде.
Контроль качества. Перед началом гуммировочных работ про-
веряют качество жидких эбонитовых составов. Отобранные пробы
испытывают на однородность, определяют вязкость, жизнеспособ-
ность двухупаковочных составов, прочность покрытия при разрыве
и сцепление с металлом. Качество покрытий определяют внешним
осмотром. Покрытие должно быть гладким’, не имеющим внешних
дефектов, пузырей, вздутий, трещин, иметь черный блестящий
(ГЭС-1) или матовый (остальные составы) цвет. Наличие на покры-
тии серо-желтого налета свидетельствует о его недостаточной вул-
канизации. На покрытии допускаются небольшие наплывы и не-
равномерность по толщине. Кроме внешнего осмотра покрытие ис-
пытывают на твердость на приборе ТМ-2, проверяют сплошность
с помощью искрового дефектоскопа и адгезию на параллельно изго-
товленных образцах-«свидетелях». Покрытие не должно кро-
шиться и отслаиваться от поверхности.
Правила транспортировки, хранения и монтажа оборудования,
защищенного жидкими эбонитовыми составами, аналогичны предъ-
являемым при защите листовыми резинами.
ЛАТЕКСНЫЕ ПОКРЫТИЯ ПОЛАН [24, 25]
Характеристика покрытий и материалов
Латексные покрытия под общим названием полан — эластич-
ные, бесшовные, применяются в качестве непроницаемого под-
слоя под футеровку штучными кислотоупорными материалами.
Покрытие полан получают на основе защитной композиции
(ТУ 38-106473—84) — водной дисперсии подвулканизованного
латекса типа ревультекс, модифицированного метилцеллозольвом.
Выбор этого типа латекса обусловлен его хорошими пленкообра-
зующими свойствами, возможностью получения прочной пленки
без применения высокотемпературной обработки, химической стой-
костью. В настоящее время разработаны следующие виды покры-
тия: полан-М, -2М, -Б, -ПЭ, -хлор. Промышленное применение
имеют латексные покрытия полан-М, -2М и -Б. Покрытие полан
применяется для защиты оборудования, железобетонных соору-
жений, эксплуатирующихся в диапазоне температур от —30 до
100 °C в следующих агрессивных средах: фосфорная экстракцион-
ная, фосфорная термическая, полифосфорная, плавиковая, крем-
нефтористоводородная кислоты и растворы фторсодержащих солей
любых концентраций, а также в серной кислоте (до 60%).
Покрытия полан должны соответствовать следующим требова-
ниям:
Прочность при разрыве, МПа ие менее 23
Относительное удлинение при разрыве, % не меиее 700
Обладая высокими эксплуатационными свойствами, защитная
композиция 3 на основе натурального латекса практически не
имеет адгезии к стали и бетону, ее сцепление с поверхностью этих
материалов обеспечивается нанесением грунта. При получении
покрытия полан-М в качестве грунта используют клей марки 88-Н
с последующим нанесением промежуточной композиции (П), кото-
рая состоит из смеси натурального и синтетического бутадиен-сти-
рольного латекса в соотношении 1:1. Наличие в составе покры-
тия полан-М клея марки 88-Н, содержащего растворитель, не
обеспечивает полной безопасности производства работ и требует
создания специальных условий. Покрытие полан-2М не требует
применения этих клеев, в качестве адгезионного грунта под него
используют композицию на основе синтетического диметилвинил-
пиридинового латекса ДМВП-10х, модифицированного ортофос-
форной кислотой. Наличие в составе адгезионной композиции
фосфатирующей добавки позволяет снизить требования к степени
очистки металлической поверхности от ржавчины.
Для защиты бетонной поверхности применяют покрытие по-
лан-Б. Оно состоит из латексно-цементной грунтовки (40 ч. це-
мента на 100 ч. сухого вещества, стабилизированного бутадиен-
стирольным латексом СКС-65ГП), промежуточного слоя на основе
смеси натурального и синтетического бутадиен-стирольного ла-
текса (в соотношении 1 : 1) и защитной композиции.
Латексные покрытия полан-ПЭ и полан-хлор не имеют еще
широкого промышленного применения. Полуэбонитовое покрытие
полан-ПЭ на основе натурального каучука (НК) и синтетического
каучука СКИ предназначено в качестве самостоятельного защит-
ного покрытия для оборудования сложной конфигурации, рабо-
тающего в особенно агрессивных средах. Его получают на основе
двух композиций (адгезионной и защитной), толщина защитного
Таблица 3.26
Свойства латексных композиций и технологические параметры
их нанесения
Показатели Полаи-Б Полаи-М Полан-2М Полан-ПЭ
Время истечения по ВЗ-4, с 40—60 40—60 40—60 30—50
Срок хранения, мес, не менее 6,0 6,0 6,0 6,0
Температура нанесения, °C 25—40 25—40 25—40 25—40
Продолжительность, мин
сушки при 25—30 °C 25—30 25—30 25—30 25—30
вулканизации при 160 °C •— — — 240
Адгезия покрытия
при отслаивании, Н/мм 2—3 4—5 7—8 —
при сдвиге, МПа -— — —• 7—7,5
Общее число наносимых слоев 17—19 17—19 17—19 15—16
Схема нанесения и удельный расход материала, кг/м2 0,5—0,7 0,5—0,7 0,4—0,5 0,3—0,4
грунтовочный слой
промежуточный слой 0,5—0,7 0,5—0,7 —• —
защитный слой 6,5 * 6,5 * 6,5 * 3,75—4,25 **
* При ианесеини методом пневматического распыления за 12—15 проходов до сум-
марной толщины покрытия 3,5 мм.
** При нанесении методом пневматического распыления за 14—15 проходов до
Суммарной толщины покрытия 1,5 мм.
покрытия 1—1,5 мм, число наносимых слоев 10. Отверждают эбо-
нитовые покрытия при ступенчатом подъеме температуры до 160 °C
на воздухе в течение 4 ч со скоростью 2 °С/мин. Опыт защиты по-
ланом-ПЭ газоходов в производстве фторидов и вентилей в произ-
водстве кремнефтористоводородной кислоты подтвердил высокие
эксплуатационные свойства покрытия.
Композиции для латексного покрытия полан следует хранить
и транспортировать- только при положительных температурах —
не ниже 5, но не выше 35 °C. Адгезионную композицию полан-2М
поставляют в полиэтиленовых флягах. Срок хранения 6 мес.
Свойства латексных композиций и технологические параметры
их нанесения приведены в табл. 3.26.
Производство работ
Производство работ включает следующие стадии: подготовку
поверхности защищаемого оборудования или сооружения, нане-
сение адгезионных и защитных слоев покрытия, промежуточную
и окончательную сушку покрытия, контроль и устранение дефек-
тов, подготовку покрытия под футеровку.
Оборудование и сооружения по конструкции и качеству подго-
товки поверхности должны отвечать требованиям, изложенным
в разделах 3.1, 3.2. При этом снижаются требования по степени
очистки металлической поверхности при нанесении покрытия по-
лан-2М (снимают только рыхлый слой ржавчины и окалину).
При выполнении работ необходимо обеспечить требуемый темпе-
ратурный режим во избежание снижения качества покрытия и
удлинения сроков нанесения слоев. При нанесении клея 88-Н
температура в аппарате должна быть не ниже 10 °C, адгезионный
слой следует наносить при температуре не ниже 15 °C. При полу-
чении основного покрытия температура защищаемой поверхности
должна быть не ниже 25 и не выше 40—45 °C. Для обеспечения
указанного температурного режима следует применять отопитель-
ные агрегаты любого типа, удовлетворяющие требованиям
СНиП Ш-4—80 «Техника безопасности в строительстве».
Клей (88-Н) наносят за два раза кистью или валиком равно-
мерным слоем без пропусков и сушат до полного удаления раство-
рителя. Время истечения клея по вискозиметру ВЗ-4 должно со-
ставлять 40 с. При его загустевании разбавление осуществляют
смесью этилацетата с бензином в соотношении по массе 2 : 1 или
1:1. Перед употреблением клей тщательно перемешивают. Ла-
тексные композиции наносят на защищаемую поверхность пистоле-
том-распылителем с увеличенным диаметром сопла (до 4—6 мм).
Время истечения промежуточной и защитной композиции по ви-
скозиметру ВЗ-4 50 с.
Промежуточную композицию и первый слой защитной необ-
ходимо наносить из двух краскораспылителей. Нанесение защит-
ной композиции по сырому слою промежуточной композиции обес-
печивает необходимую величину сцепления. Если промежуточный
слой высохнет, необходимо нанести его вторично. Защитную
композицию напыляют с перекрыванием промежуточного слоя на
200—250 мм. Ее наносят в 14—16 слоев с промежуточной сушкой
каждого слоя до полного высыхания (при температуре 25—30 °C
ориентировочный срок сушки слоя 40 мин). При высыхании слой
защитной композиции изменяет* цвет от белого к бежевому. Пере-
рыв между нанесением слоев защитной композиции не должен
превышать 24 ч.
Латексное покрытие полан-2М состоит из двух слоев адгезион-
ной композиции (А) и 14—16 слоев защитной (3). Первый слой
адгезионной латексной композиции наносят валиками или кистями
без пропусков, не позднее чем через 24 ч после пескоструйной
очистки. Нанесенный слой выдерживают в течение 24 ч при темпе-
ратуре выше 20 °C или не менее 48 ч при 15—20 °C. Сокращение
времени выдержки недопустимо даже при кажущемся быстром
высыхании слоя. После выдержки одновременно следует нанести
второй слой адгезионной композиции (кистью или валиком) и
пистолетом-распылителем по сырому слою — защитную компози-
цию. За один раз наносят такое количество латексной композиции
3, чтобы обеспечить образование сплошной пленки без потеков и
наплывов. Толщина готового покрытия 3—3,5 мм.
При производстве работ с поланом-Б с завода-изготовителя по-
ступают три типа латексной композиции (А, П, 3). На бетонную
поверхность наносят по одному слою адгезионной, цементно-адге-
зионной и промежуточной композиции. Защитную композицию
наносят в количестве, обеспечивающем требуемую толщину по-
крытия (ориентировочно 14 слоев). Подготовленную бетонную по-
верхность обдувают влажным воздухом. Имеющиеся неровности
(трещины, раковины, отслоения и пр.) заделывают и выравнивают
пастой, состоящей из 100 ч. портландцемента марки 400 и 20 ч ла-
тексного раствора каучука СКС-65ГП, стабилизированного ОП-7
или ОП-10. Пасту следует наносить на увлажненную поверхность.
После обработки на бетонную поверхность напыляют один слой
адгезионной композиции и кистью или валиком наносят цементно-
адгезионную. Цементно-адгезионную композицию приготавли-
вают в количестве, используемом в течение 20—40 мин, смешением
в растворосмесителе 100 ч. адгезионной композиции и 200 ч. порт-
ландцемента марки 400. Промежуточную и защитную композиции
наносят по технологии, описанной выше для покрытия полан-М.
Контроль качества. Перед началом производства работ необ-
ходимо проверить вязкость композиций. При необходимости их
разбавляют хозяйственно-питьевой водой. Применение органиче-
ских растворителей запрещено. Качество готового покрытия про-
веряют визуальным осмотром. Допускаются наплывы толщиной
не более 4 мм и площадью до 20 см2 на 1 м2 поверхности, но не более
5% общей площади покрытия. ..Наплывы, превышающие допусти-
мые размеры, необходимо срезат] острым ножом или ножницами.
При этом категорически запрещается отрывать покрытие от ме-
талла или бетона. Незначительные повреждения устраняют нане-
сением сверху нескольких слоев защитной композиции. При
сквозных повреждениях дефектные места необходимо вырезать,
устранить причину повреждения, зачистить поверхность и затем
нанести покрытие по технологии, описанной ранее. При нанесении
покрытия на металлическую поверхность допускается проверка его
сплошности дефектоскопом при напряжении 4 кВ. Толщину по-
крытия определяют с помощью прибора МТ-32Н. При невозмож-
ности такого определения изготавливают контрольные образцы
с нанесением всех слоев композиции одновременно с основным
покрытием.
3.7. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ
Покрытия на основе химически стойких лакокрасочных мате-
риалов обладают рядом ценных свойств. Они бесшовны, имеют
достаточно высокое сцепление с металлической и бетонной поверх-
ностью, просты в получении, относительно дешевы и легковозоб-
новляемы. Лакокрасочные покрытия устойчивы к действию агрес-
сивных газов, минеральных кислот слабых концентраций, щело-
чей, солей. Однако, из-за жестких условий эксплуатации техноло-
гического оборудования на предприятиях химической промышлен-
ности нельзя широко использовать лакокрасочные материалы для
антикоррозионной защиты. Химически стойкие лакокрасочные
материалы применяют для защиты оборудования химической во-
доподготовки, резервуаров хранения нефти и нефтепродуктов,
очистных сооружений [26—28].
Улучшения свойств покрытий на основе лакокрасочных мате-
риалов достигают их армированием различными тканями, приме-
нением густовязких, наполненных и совмещенных композиций,
сочетанием лакокрасочного и металлизационного покрытий. Ши-
роко применяют лакокрасочные, в том числе армированные по-
крытия в качестве непроницаемых подслоев под футеровку.
Характеристика материалов
Из большой группы существующих лакокрасочных материалов
для защиты от коррозии оборудования и сооружений предприятий
химической промышленности в основном используют эпоксидные,
реже применяют покрытия на основе перхлорвиниловых смол,
хлор- и циклокаучука, хлорсульфированного полиэтилена
(табл. 3.27).
Эпоксидные лакокрасочные материалы. Покрытия на основе
эпоксидных эмалей имеют высокую химическую стойкость в усло-
виях воздействия агрессивных газов, паров слабой и средней сте-
пени агрессивности, горячих растворов щелочей, слабых раство-
ров кислот бензина, масел. 'i; ' '
Выпускается большой ассортимент химически стойких эпок-
сидных лакокрасочных материалов: шпатлевка ЭП-00-10, эмали
ЭП-773, ЭП-140, ЭП-56, ЭП-255, ЭП-525, ЭП-531 и др. Эти эмали
в качестве пленкообразующего содержат эпоксидную смолу марки
Э-40 или Э-41. На основе смолы ЭД-20 с этиленовым лаком ВН-728
выпускают эмаль ЭП-755, на основе раствора эпоксидной и камен-
ноугольной смолы — эмаль ЭП-575, а эпоксидной смолы и тио-
кола— ЭП-711 «Э». Эмаль ЭП-575 — трехкомпонентная, постав-
ляется комплектно с отвердителем № 3 (50%-ный раствор поли-
амидной смолы ПО-200 или версамида-115 в смеси органических
растворителей) и алюминиевой пудрой.
Перспективно применение для получения покрытий эпоксид-
ных композиций без растворителей, так как они нетоксичны, по-
жаробезопасны, не загрязняют окружающую среду. Кроме того,
на их основе можно получать однослойные покрытия достаточной
толщины.
Выпускают низковязкие эпоксидные композиции с высоким
содержанием нелетучих компонентов на основе низкомолекуляр-
ных олигомеров и активных разбавителей. В их состав входят
эпоксидные смолы ЭД-20 или Э-40, пластификаторы и активные
разбавители, отвердители аминного типа (ПЭПА, И-6М+УП-606/2,
АФ-2, УП-583). К таким материалам относятся эмали марок
ЭП-5116, ЭП-1155, ЭП-793. Наибольшее применение имеет эпок-
сидно-каменноугольная эмаль ЭП-5116, изготавливаемая на ос-
нове жидкой эпоксидной смолы Э-40 и жидкой модифицированной
эпоксидной смолы ЭМ-34. Покрытия на основе эмали ЭП-5116 обла-
дают высокой стойкостью к действию нефти, нефтепродуктов, воде.
К модифицированным эпоксидным лакокрасочным составам
относят эпоксидную-фенольную эмаль ФЛ-777, фторопласто-эпок-
сиДные лаки; наполненным — эпоксидно-сланцевые и эпоксидно-
фенольные ЭФФД. Эмаль ФЛ-777 изготавливают На основе эпок-
сидной смолы Э-40 и фенольной смолы резольного типа, наносят
непосредственно по металлической поверхности или по грунту —
шпатлевке ЭП-0010. Покрытие стойко к действию солевых рас-
творов, нефтепродуктов, кипящей воды.
Фторопласто-эпоксидные лаки (ЛФЭ) (ТУ 6-05-1884—80) пред-
ставляют собой прозрачные или полупрозрачные растворы фторо-
пластов различных марок и эпоксидной смолы ЭХД в смеси орга-
нических растворителей с сухим остатком 7—25% и временем исте-
чения по ВЗ-4 20—70 с. Лаки отверждаются при обычной темпе-
ратуре аминными отвердителями (ПЭПА, АФ-2, УП-0633М). Для
обеспечения высокой адгезии к металлической поверхности лаки
холодного отверждения ЛФЭ-Х наносят по грунтовке — эпоксид-
ной (шпатлевка ЭП-0010) или бутирально-фосфатной (ВЛ-02). По-
вышение химической стойкости достигают при нанесении комби-
нированного покрытия, используя для этого однотипные лаки
фторопластовые и эпоксидно-фторопластовые (например ЛФЭ-23
и ЛФ-23). При этом прогрева фторопластовых лаков в комбиниро-
Таблица 3.27
Характеристика химически стойких лакокрасочных материалов и покрытий
Наименование Пленкообразующее Нормативный документ Отвердитель Раствори- тель Время истечения ! рабочего состава 1 по ВЗ-4 для на- несения краскорас- пылителем> с Время сушки слоев покры- тия при 18—23 °C, ч
Марка Массовое содержание, ч. на 100 ч. основы
1 2 3 4 5 8 7 8
Грунтовки ХС-010 Сополимер винил- хлорида с винили- ден хлоридом ГОСТ 9355—81 — — Р-4 16—20 3
ХС-068 Сополимеры А-15 и А-15КР ТУ 5-10-820—75 — — Р-4 18—20 5
ХС-059 Сополимер винил- хлорида с винил- ацетатом и эпоксид- ная смола Э-40 ГОСТ 23494—79 № 3 или № 5 2,8 2,6 Р-4 25 2
ФЛ-ОЗК Фен ол о-фор ма л ьде- гидная смола ГОСТ 9109—81 — — Ксилол или сольвент 18—20 1-й слой — 12 2-й слой — 2
ГФ-021 Глифталевый лак ГОСТ 25129—82 — Ксилол или сольвент 22—24 1-й слой — 48 2-й слой— 2
ВЛ-02 (фосфати- рующая) Поливинилбутириль- ная смола ГОСТ 12707—77
ЭП-057 (протек- торная) Эпоксидная смола Э-41 ТУ 6-10-1117—85
Эмали ХВ-785 Пер хлорвиниловая смола ГОСТ 7313—75
ХС-759 Сополимер винил- хлорида с винилаце- татом й эпоксидная смола Э-40 ГОСТ 23494— 79
ЭП-0010 (шпатлев- ка) Эпоксидная смола Э-40 ГОСТ 10277—76
ЭП-773 Эпоксидная смола Э-41 ГОСТ 23143— 83
ЭП-56 То же ТУ 6-10-1243—77
Спиртовой р-р орто- фосфор ной к-ты 25 Смесь эти- лового и бу- тилового спирта (2 : 1) 15-18 0,25
№ 3 7,0 Смесь аце- тона и кси- лола (1 : 3) 18-20 24
— — Р-4 18—20 2
№ 3 или № 5 3,0 2,8 Р-5 или 648 25—30 2
ДЭТА, ТЭТА или № 1 3,0 4,5 или 8,5 Р-4, Р-5, Р-40, 646 или этил- целлозольв 18—22 24
№ 1 3,5 646 или смесь аце- тона, этил- це л л озо ль- ва и ксилола (1:1: 1,3) 20—22 24
№ 1 3,5 646 15—20 12
Продолжение табл. Л7
1 2 3 4 5 6 7 8
ЭП-140 Эпоксидная смола Э-41 ГОСТ 24709—81 № 2 33—35 Р-5 12—16 6
ЭП-755 Смесь эпоксидной смолы ЭД-20 и эти- нолевого лака ВН-728 ТУ 6-10-717—75 ПЭПА 3—5 Смесь кси- лола и бу- тилового спирта (1 : 1) 18—20 36
ЭП-255 Эпоксидная смола Э-41 ТУ 6-10-1790—80 № 1 5 Р-5 12—16 6
ЭП-525 То же ГОСТ 22438—77 № 1 2.8 Р-5 15—20 24
ЭП-7100 (трехком- понентная) Смесь эпоксидных смол Э-40 и ЭМ-34 и этилсиликата ТУ 6-10-1629—77 И-6М + + УП-606/2 16+0,7 Ксилол 20—25 24
ЭП-5116 (двухком- понентная) Эпоксидная и камен- ноугольная смола ГОСТ 25366—82 ПЭПА 10 (на массу эпоксидной смолы) Р-40, Р-4 18—20 24
ЭП-1155 (двухком- понентная) Эпоксидная смола Э-40 ТУ 6-10-1504— 75 Полиамид- ный ПО-200 38 Этил целло- зольв 18—20 24
ФЛ-777 (трех ком- понентная) Эпоксидная смола Э 40 и фенольная смола ТУ 6-10-1524—77 Бакелито- вый лак ЛБС-1 250 (на массу эпоксидной смолы) Смесь этил- цел л озо ль- ва и этило- вого спирта 20—25 24
ФЛ-62 Эпоксидная смола Э-40 и феноле-фор- мальдегидная смола ТУ 6-10-1814—81 Полиамид- ный ПО-200 100 (в сме- си с фено- ло-формаль- дегидной смолой) Смесь этил- целлозольва и бутилаце- тата (1 : 1) 20—25 24
КЧ-749 Хлоркаучук МРТУ 6-10-795—69 — — Ксилол 15—20 2
КЧ-728 Циклокаучук ТУ 6-10-590—75 — — Уайт-спирит 16—20 12
ХП-799 Хлорсульфирован- ный полиэтилен ТУ 84-618—80 — — Ксилол, то- луол или смесь кси- лола и соль- вента (1 : 2,3) 50—60 1,5—2,5
Лаки ХВ-784 Перхлорвиниловая смола ГОСТ 7313—75 — — Р-4 18—20 2
ЭП-55 Эпоксидная смола Э-41 ТУ 6-10-1243— 77 Ns 1 6,0 Р-5 18—20 12
ХП-734 Хлорсульфирован- ный полиэтилен ТУ 6-02-1152—82 — -— Толуол, ксилол или смесь кси- лола и соль- вента (1 : 2,3) 20—22 2
Лаки ЛФЭ-32х ЛФЭ-42х Смесь фторопласта и эпоксидной смолы эхд ТУ 6-05-1884—80 АФ-2 20—30 Бутила- цетат 13—25 3
ванных покрытиях при высокой температуре не требуется. Ком-
бинированным покрытием защищают оборудование от воздействия
воды, растворов минеральных кислот, щелочей средних концен-
траций, смеси азотной (10%-ной концентрации) и фтористоводо-
родной (15%-ной концентрации) кислот с температурой до 60 °C,
газообразных сред с содержанием фторидов, сульфидов и других
соединений при температуре до 80 °C. Допустимый интервал тем-
ператур эксплуатации от —60 до 180 °C (он ограничен термостой-
костью применяемой грунтовки).
Эпоксидно-сланцевые композиции ЭСД-2, эслафен, эспен полу-
чают смешением эпоксидной смолы марок ЭД-20 или ЭД-16 со
сланцевыми модификаторами: СФГ-1 и сламор. Эпоксидно-слан-
цевые композиции дают покрытия с высокими прочностными и ад-
гезионными свойствами, непроницаемостью и химической стой-
костью к действию минеральных кислот (10—20%-ной концентра-
ции), щелочей (20%), агрессивных газов. Допустимый температур-
ный интервал эксплуатации от —30 до 60—80 °C (при кратковре-
менном воздействии — до 120 °C). При использовании в качестве
отвердителя АСФ-15 покрытие можно получать при пониженных
температурах и на влажной бетонной поверхности.
Бетонную или металлическую поверхность покрывают эпок-
сидно-сланцевыми составами в два слоя (грунтовочный и основ-
ной) с сушкой каждого 24—48 ч. Толщина грунтовочного слоя в за-
висимости от степени наполнения состава 0,2—0,6, а основного
0,3—0,6 мм. Эпоксидно-сланцевую композицию приготавливают
в растворосмесителе или вручную, длительность перемешивания
компонентов до однородного состояния 5—8 мм. Жизнеспособ-
ность .состава 40—60 мин. Покрытие можно армировать любыми
армирующими тканями.
Эпоксидно-феноло-фурфуроло-формалъдегидная композиция
(ЭФФК) [29], модифицированная олигомерами изобутилена
с добавками инертных графитовых наполнителей, имеет следую-
щий массовый состав, ч.:
Резорцино-формальдегидная смола РСФ-014 290
Эпоксидная смола ЭД-20 290
Олигомер изобутилена 120
Полиэтиленполиамин 30
Катализатор ФУ 30
Графит 240
В грунтовочный состав вводят растворитель (ацетон) и пиг-
менты. Композицию можно изготовить (без отвердителя) заранее
и хранить в течение 1 мес. Жизнеспособность состава с отверди-
телем 3—4 ч. Готовое покрытие до эксплуатации следует выдер-
живать при обычной температуре не менее 4 сут или при 60—80 °C
в течение 48 ч. Монолитное эластичное трещиностойкое покрытие
на основе ЭФФК имеет теплостойкость до 100 °C и высокую хими-
ческую стойкость к кислотам: 3%-ной фтористоводородной (при
70 °C), 18%-ной соляной (70 °C), 30%-ной серной (70 °C), 30%-ной
фосфорной (90 °C) и 5%-ной кремнефтористоводородной (70 °C).
Для защиты оборудования и сооружений, эксплуатирую-
щихся в условиях воздействия минеральных кислот, солей и ще-
лочей (кроме 30 %-ной серной при обычной температуре и выше
5% при 60 °C, концентрированной соляной кислотах и минераль-
ного масла), можно применять трещиностойкую битумно-бутил-
каучуковую мастику «Вента».
Характеристика покрытия:
Температурный предел эксплуатации, °C 120
Прочность при разрыве, МПа, ле менее 0,4
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 200
Относительное остаточное удлинение, %, не более 100
Водопоглощение за 24 ч, г/ма, не более 2
Условное время вулгсаннзацин, ч, не более 48
Мастику «Вента» наносят в три-пять слоев (один грунтовочный
и три-четыре основных). Общая толщина готового покрытия долж-
на быть не менее 2 мм. Перед нанесением мастики смешивают ее
компоненты (А и Б) в соотношении 1:1. Вязкость состава для
грунтовочного слоя соответствует времени истечения 80—100 с по
вискозиметру ВЗ-4, для основных слоев— 150 с по ВЗ-1. Толщина
грунтовочного слоя 80—100 мкм, основного слоя при защите го-
ризонтальных поверхностей 2 мм. Толщина высохшего основного
слоя 700 мкм. Время межслойной сушки 12—24 ч, сушки готового
покрытия 48 ч при обычной температуре. Мастику наносят кистью,
грунтовочный слой —- механизированным способом.
Перхлорвиниловые лакокрасочные материалы представляют
собой растворы перхлорвиниловой смолы в смеси летучих раство-
рителей с добавлением других смол, пластификаторов и пигмен-
тов; сополимерные материалы — смесь сополимера винилиден-
хлорида с винилхлоридом в смеси с летучими растворителями,
пластификаторами и пигментами. Покрытия на основе перхлор-
виниловых лакокрасочных материалов стойки к действию сильно-
агрессивных газообразных сред, содержащих сернистый и серный
ангидрид, оксиды азота, пары соляной кислоты, хлор, аммиак.
Для антикоррозионной защиты применяют материалы:
на основе перхлорвиниловой смолы ПСХ-16 — эмали ХВ-785,
ХВ-774, ХВ-1120, лак ХВ-784;
на основе сополимера винилхлорида с винилацетатом А-15 —
грунтовка ХС-068;
химически стойкий комплекс — грунтовка ХС-059, эмаль
ХС-759 и лак ХС-724.
Грунтовка ХС-059 и эмаль ХС-759 — раствор сополимеров ви-
нилхлорида с винилацетатом с добавкой эпоксидной смолы Э-40
и пластификаторов. Введение в состав эпоксидной смолы обеспечи-
вает повышение химической стойкости покрытия и сцепления
с металлической поверхностью.
Таблица 3.28
Характеристика металлической проволоки для нанесения
металлизационных покрытий
Металл Марка применяемого металла Диаметр, мм Расход при толщине покры- тия 100 мкм, кг/м2
Алюминий АД-1, АМЦ, А-1 1,2—2 0,7
Цинк Ц-1 или Ц-2 1,4—2 1,4
Медь Ml или М2 1—1,4 1,7
Нихром Х20Н80 1,2—2 1,5
Лакокрасочные составы на основе хлорсульфированного поли-
этилена лак ХП-784 и эмаль ХП-799 (ТУ 84-618—75) применяют
для защиты железобетонной поверхности оборудования и соору-
жений. Покрытие стойко к озону, парогазовой среде, содержащей
кислые газы (Cl2, SO2, SO3, NO2), растворам минеральных кислот,
щелочей, минеральных масел. Температурный предел его экс-
плуатации от —60 до 130 °C, при этом воздействие агрессивных
сред при температуре выше 100 °C допускается лишь кратковре-
менное.
Особенность покрытий на основе лака ХП-784 и эмали
ХП-799 — высокая трещиностойкость с шириной раскрытия тре-
щин в бетоне до 0,3 мм (допустимое раскрытие трещин в бетонной
поверхности при защите эпоксидными и перхлорвиниловыми лако-
красочными материалами 0,05 мм). Трещиностойкость покрытия
на основе эмали ХП-799 сохраняется до 80 °C. Прй оптимальной
толщине покрытия его защитные свойства при наличии трещин
допустимых величин сохраняются. Эмаль ХП-799 выпускается
в широкой цветовой гамме и наносится по грунтовкам ЭП-0010,
ГФ-021, ГФ-0119, ФЛ-03К-
Комбинированные металлизационно-лакокрасочные покрытия.
В последние годы при производстве антикоррозионных работ
все большее применение находят комбинированные металлиза-
ционно-лакокрасочные покрытия. В комбинированных покрытиях
сочетаются достоинства металлизационного и лакокрасочного
слоев, причем их защитные свойства взаимно усиливаются.
Для металлизации используют алюминий, цинк, медь и нихром
в виде порошка или проволоки (табл. 3.28). Адгезионная прочность
алюминиевых покрытий, полученных электродуговым напылением,
выше, чем полученных газопламенным. Выбор металла для метал-
лизационного покрытия определяется условиями эксплуатации
оборудования, в первую очередь — агрессивностью среды. Цинк
нельзя использовать при длительном воздействии горячей (от 55
до 100 °C) воды. Алюминиевые покрытия уступают цинковым при
наличии паров азотной кислоты, а цинковые покрытия не стойки
при воздействии паров соляной кислоты, оксидов серы и хлора.
Металлизационное покрытие имеет толщину не менее 200____
300 мкм и обладает высокой пористостью (от 6% для нихрома до
15% для меди).
Для пропитки металлизационного покрытия могут быть ис-
пользованы эпоксидные, перхлорвиниловые, хлоркаучуковые и
другие лакокрасочные материалы. В качестве пигментов можно
использовать оксид железа, диоксид титана, оксид хрома, алюми-
ниевый порошок. Применение свинцовых пигментов не рекомен-
дуется.
Армированные лакокрасочные покрытия применяют при за-
щите оборудования в качестве самостоятельных или как подслой
под футеровку. Применение армированных покрытий позволяет
снизить толщину покрытия, увеличить реакционный объем аппа-
ратов, значительно снизить стоимость покрытия и трудоемкость
работ. Покрытия характеризуются высокой механической проч-
ностью и абразивоустойчивостью.
Упрочнение лакокрасочных и мастичных покрытий дости-
гается армированием тканевыми материалами (стеклотканью,
полипропиленовой, хлориновой и угольной). Из большой группы
стеклотканей (ГОСТ 19170—73 и ГОСТ 10146—74) для армиро-
вания в один или два слоя рекомендуют следующие марки:
ТСФ-(7А)6П, изготавливаемая из щелочного алюмомагнезиаль-
ного стекла № 7А, при наличии кислых сред или ТСФ-(7А)7П —
для воды. Для нейтральных и щелочных сред — бесщелочные
стеклянные ткани на основе алюмоборосиликатного стекла марки
Т, Т-11, Т-12, Т-13. Указанные ткани по плотности и характеру
переплетения наиболее легко пропитываются лакокрасочными
материалами. В качестве связующего рекомендуется применять
эпоксидные, перхлорвиниловые, феноло-формальдегидные и дру-
гие смолы. Химическая стойкость таких покрытий определяется
свойствами, связующих и армирующих материалов.
Производство работ
Подготовку поверхности перед нанесением химически стойких
лакокрасочных материалов проводят в соответствии с требова-
ниями и способами, изложенными в разделе 3.2. •
Работы по защите оборудования лакокрасочными, металли-
зационно-лакокрасочными и армированными покрытиями выпол-
няют чаще всего при температуре воздуха в интервале от 10 до
40 °C и относительной влажности не более 70%. Фторопласто-
эпоксидные лаки наносят при температуре воздуха не ниже 18 °C;
эмали на основе хлорсульфированного полиэтилена — не ниже
5 °C. При наружной окраске оборудования допускается нанесение
перхлорвиниловых лакокрасочных материалов при отрицатель-
ных температурах (до —20 °C). Необходимо при этом соблюдать
ряд условий. Разрыв во времени между пескоструйными и окра-
сочными работами не должен превышать 1 ч. Окрашивание необ-
ходимо проводить в ясную погоду при относительной влажности
не более 70%, время истечения рабочего состава 18—20 с по виско-
зиметру ВЗ-4. Разбавление следует проводить при тех же темпе-
ратурных условиях, что и окраску. Учитывая повышенное содер-
жание растворителя, число слоев покрытия следует увеличить
примерно в 1,5 раза по сравнению с проектными данными. Время
сушки каждого слоя 3—5 ч. Если на окрашенной поверхности
появляется влага, ее тщательно удаляют сухой мягкой тряп-
кой.
Технологический процесс получения лакокрасочных покрытий
включает стадии подготовки материалов, получения и сушки
покрытия, контроль качества материалов и покрытия.
Подготовка материалов. Лакокрасочные материалы постав-
ляют, как правило, в готовом виде и комплектно с отвердителем.
Подготовка материалов заключается в доведении их до рабочей
вязкости разбавлением растворителем и смешении компонентов
непосредственно перед нанесением. Готовые смеси профильтровы-
вают через сетку № 108 или марлю в два-три слоя. Приготавливая
состав на основе эпоксидной смолы ЭД-20, ее предварительно
разогревают на водяной бане в течение 1,5—2 ч при 50—60 °C.
Армирующие ткани (стеклоткани, стеклосетки, хлориновые
и др.) раскраивают с учетом нахлеста на 100—200 мм в продольных
и 150—200 мм в поперечных стыках. Хлориновую ткань перед
раскроем декотируют (усаживают) погружением в ванну с горя-
чей (60—70 °C) водой на 2—3 ч и последующей сушкой.
Получение покрытия. Лакокрасочные покрытия получают
последовательным нанесением на защищаемую поверхность слоев
грунтовки, эмали и лака с промежуточной сушкой каждого слоя.
Как правило, грунтовку наносят в один—два слоя, эмаль —
в три—пять слоев, лак — в один слой.
Выбор схемы покрытия осуществляют, руководствуясь СНиП
2.03.11—-85 «Нормы проектирования. Защита строительных кон-
струкций от коррозии», ОМТРМ 7312-010—78 «Окраска металли-
ческих поверхностей» и другими нормативными документами.
Эпоксидные эмали наносят по шпатлевке ЭП-0010, цинкопротек-
торной грунтовке ЭП-057, грунтовкам ВЛ-02, ВЛ-03 и др.; пер
хлорвиниловые эмали — по грунтовкам ХС-010, ХС-068, ФЛ-ОЗК,
ГФ-020, ВЛ-08.
Целесообразно получение покрытий на основе шпатлевки
ЭП-0010 и лака ХВ-784, совмещающих высокие адгезионные свой-
ства эпоксидных материалов и хорошую химическую стойкость
перхлорвиниловых. Следует учитывать, что перхлорвиниловые
материалы, нанесенные непосредственно по эпоксидной шпат-
левке ЭП-0010, будут слезать «чулком» с поверхности. Для исклю-
чения этого явления необходимо по загрунтованной эпоксидной
шпатлевкой поверхности наносить переходный слой следующего
массового состава: 100 ч. лака ХВ-784, 15 ч. эпоксидной шпат-
левки ЭП-0010, 1,3 ч. отвердителя № 1 и растворитель Р-4.
Лакокрасочные материалы наносят кистью, валиком или меха-
низированным способом [30].
При нанесении материалов методом пневматического распыле-
ния чаще всего используют краскораспылители марок СО-19А,
СО-43, СО-592, КРУ-1 (табл. 3.29). При этом необходимо, чтобы
расстояние от головки краскораспылителя до окрашиваемой по-
верхности было постоянным (250—300 мм), ось краскораспылителя
была все время перпендикулярна окрашиваемой поверхности,
скорость передвижения факела — 10—15 м/мин. Каждый следу-
ющий слой должен перекрывать предыдущий на 1/3 ширины фа-
кела. Во время работы, во избежание оседания наполнителя и
пигмента, содержимое бачка необходимо перемешивать, по окон-
чании работ всю систему промыть растворителем.
При безвоздушном распылении лакокрасочные материалы по-
дают в краскораспылитель под действием гидравлического давле-
ния. Установки безвоздушного распыления (УБР) работают с по-
догревом и без подогрева. Безвоздушное распыление имеет ряд
преимуществ по сравнению с пневматическим: на 20—30% сокра-
щается удельный расход лакокрасочных материалов благодаря
снижению потерь на туманообразование и возможности примене-
ния материалов с пониженным содержанием растворителей; на 15—
30% уменьшается расход растворителей, так как создается воз-
можность применения более вязких материалов; в 1,5—3 раза по-
вышается производительность труда благодаря возможности нане-
сения меньшего числа слоев; в 6—10 раз уменьшается загрязнение
воздушной среды вредными веществами; повышается качество
покрытий за счет улучшения сплошности.
Метод безвоздушного распыления является перспективным
для нанесения высоковязких лакокрасочных материалов —
тиксотропных эмалей, красок, грунтовок и шпатлевок —
с получением утолщенных однослойных покрытий толщиной до
200 мкм.
Установка безвоздушного распыления без подогрева представ-
ляет собой агрегат, основным узлом которого является нагнета-
тельное устройство — насос высокого давления с пневматическим
или электрическим приводом, системой клапанов и фильтров, ре-
гулирующей и контрольно-измерительной аппаратурой, а также
краскораспылитель высокого давления. В отечественной промыш-
ленности выпускается несколько типов установок безвоздушного
распыления различных конструкций (табл. 3.30).
Высокопроизводительные окрасочные агрегаты высокого дав-
ления типа 2600Н, выпускаемые Вильнюсским заводом строитель-
но-отделочных машин, могут распылять материалы с временем
истечения до 100—200 с по вискозиметру ВЗ-4 и размером твердых
частиц до 0,08 мм, 7000Н до 150—300 с и до 0,14 мм. Дальность
подачи маловязких материалов по шлангам может достигать 40 м
для агрегата 2600Н и 90 м для агрегата 7000Н. Агрегаты особенно
эффективны при производстве больших объемов работ.
Таблица 3.29
Характеристика краскораспылителей, применяемых для нанесения химических стойких лакокрасочных материалов
Марка краскорас- пылителей Производительность Давление сжатого воздуха, МПа Расход воздуха» мв/ч Ширина факела Л КМ на расстоя- нии 300 мм от изделия, мм Габаритные размеры, мм Масса, кг
по расходу Л КМ» г/мии по окрашиваемой поверхности, м2/ч
О-37А СО-19А КР-10 СО-24А С-592 СО-71 КРУ-1 КРУ-2 КРУ-3 50—100 100 160 400—500 400—500 200 60 40—50 50 70 85 75—85 400 300—450 0,15—0,2 0,2 0,3—0,4 0,3—0,4 0,4—0,5 0,4—0,5 0,3—0,4 0,25—0,3 0,3—0,4 3,0 2,5 5—13 16 16 26 6—11 14 6 030—80 200 0100—200 400—500 130 150 140X56X250 172X138 X 245 175X45X240 160X44X225 165X45X210 180X88X345 195X60X225 168X25X315 168X102X290 0,35 0,72 0,65 0,70 0,63 0,60 0,66 0,74 0,75
Таблица 3.30 Техническая характеристика установок безвоздушного распыления лакокрасочных материалов
Параметры Радуга-0.63 Радуга-1,2 Радуга-2,0 Факел УБРХ-1М
Производительность, кг/ч Давление лакокрасочного материала, МПа Давление сжатого воздуха на пневмопривод, МПа Расход сжатого воздуха, м3/ч Вместимость бака для краски, л Длина шлангов, м Габаритные размеры, мм Масса, кг 36 20 0,5 12,5 20 15 400X520X780 22,5 72 20 0,5 22,5 30 15 960X485X910 28 120 20 0,3—0,5 \ 37,5 50 15 1025X535X1055 60 42 16 0,3—0,4 8—9 15 280X490X490 16 72 19 0,3—0,6 25 8—10 720X550X520 50
Перспективно применение краскораспылителя с дистанцион-
ным управлением РДУ-1, установок для нанесения двухкомпо-
нентных лакокрасочных материалов.
Для более мелкого распыления лакокрасочных материалов по-
вышенной вязкости и получения покрытия высокого качества ис-
пользуют установки безвоздушного распыления с подогревом ма-
териалов до температуры близкой к температуре кипения раство-
рителей. Благодаря этому легколетучая часть растворителей при
выходе лакокрасочного материала из сопла быстро испаряется, что
способствует лучшему измельчению материала. Образующийся
факел распыленного лакокрасочного материала при этом четко
очерчен и почти не образует тумана краски.
Используют установки безвоздушного распыления с подогре-
вом модели УБР-3 во взрывобезопасном исполнении, разработан-
ные и изготовляемые НПО «Лакокраспокрытие»
Технические характеристики установки УБР-3:
Расход лакокрасочного материала (при 80—90 °C),
кг/мии Не менее 1,2
Давление лакокрасочного материала, МПа 4,0—10,0
Давление воздуха на пневмопривод, МПа 0,2—0,6
Температура лакокрасочного материала на выходе
из нагревателя, °C 50—ПО
Мощность нагревателя; кВт 3
Напряжение в сети, В 220
Длина шлангов, м 15
Габариты установки, мм 515x465x920
Масса установки, кг Не более 120
Металлизационные покрытия получают нанесением металла
в виде порошка или проволоки, расплавленного электродуговым,
газопламенным или плазменным способом, с использованием газо-
пламенных металлизаторов МГИ-2 (табл. 3.31) и МГИ-4, электро-
дуговых ЭМ-10 (табл. 3.32) и ЭМ-14 [31 ]. Требуемая толщина по-
крытия достигается за несколько проходов. Оптимальная толщина
одного слоя — 0,05—0,06 мм. При нанесении толстослойных по-
крытий необходимо делать перерывы между напылением слоев, так
как температура покрытия не должна превышать 100 °C.
При получении армированного покрытия полотнища ткани
после раскроя приклеивают по огрунтованной поверхности вруч-
ную, затем прикатывают роликами, резиновыми валиками или
тупыми шпателями. При наклеивании полотнищ необходимо со-
блюдать следующие правила: полотнища во всех слоях раскаты-
вают в одном направлении; каждое последующее полотнище соеди-
няют с предыдущим внахлестку; продольные и поперечные швы
в стыках полотнищ смежных слоев следует располагать вразбежку
на расстоянии не ближе 300 мм один от другого.
Стеклоткань необходимо пропитывать связующим не ранее чем
через 2—3 ч после приклеивания во избежание образования воз-
душных пузырей. После сушки пропиточного слоя до «отлипая
наносят два покрывных слоя с промежуточной сушкой каждого
Таблица 3.31
Режим работы газового металлизационного аппарата марки МГИ-2
Параметры Алюми- ний Цинк Медь Нержавею- щая сталь XI8H10T. ннхром Х20Н80
Давление сжатого воздуха, МПа 0,5—0,6 0,5—0,6 0,5—0,6 0,5—0,6
Угол наклона напыляющей струи по отношению к обрабатываемой поверхности, ° 70—75 65—70 75—80 75—80
Расстояние от сопла металлизаци- онного аппарата до обрабатываемой поверхности, мм 75—90 75—90 75—90 75—100
Избыточное давление кислорода, МПа Избыточное давление ацетилена, МПа 0,25 0,22 0,3 0,35
0,08 0,06 0,1 0,12
Скорость продольного перемеще- ния металлизационного аппарата, м/с 0,041— 0,05 0,05— 0,0583 0,033— 0,037 0,025—0,033
в течение 20—24 ч .При двухслойном оклеивании второй слой
ткани наносят по высушенному до «отлипа» пропиточному слою.
Рекомендуется для двухслойного оклеивания применять стекло-
ткань толщиной менее 0,3 мм.
Сушку промежуточных слоев покрытия проводят в течение
2—24 ч в зависимости от вида применяемого лакокрасочного по-
крытия (см. табл. 3.27).
Готовое покрытие до пуска в эксплуатацию сушат в течение
10—15 сут.
Таблица 3.32
Режим работы электрометаллизациониого аппарата марки ЭМ-10
Параметры Алюминий, ЦИНК Медь Нержавею- щая сталь (X18HI0T), нихром (Х20Н80)
Давление сжатого воздуха, МПа Напряжение на электродах, В при постоянном токе при переменном токе 0,5—0,6 25—30 25 0,5—0,6 30—35 30 0,5—0,6 30—35 30
Угол наклона напыляющей струи по отношению к обрабатываемой поверх- ности, ° 70—75 75—80 75—80
Расстояние от сопла металлизацион- ного аппарата до обрабатываемой по- верхности, мм 75—100 75—100 100—120
С/горость Продольного перемещения таллизационного аппарата, м/с Диаметр проволоки, мм ме- 0,025—0,033 1,5—1,6 0,025—0,033 1,4—1,5 0,025—0,033 1.2—1,4
Покрытие на основе эпоксидной смолы ЭД-20 и фторопласто-
эпоксидных лаков для ускорения процесса отверждения и повы-
шения химической стойкости целесообразно прогреть при 60—80 °C
в течение 6—8 ч. До прогрева при повышенной температуре по-
крытие выдерживают при обычной температуре в течение 1 сут,
скорость подъема температуры — не более 20 °С/ч.
Контроль качества и ремонт покрытий. Качество лакокрасоч-
ных покрытий обеспечивается тщательной очисткой металличе-
ской поверхности, соблюдением технологии получения покрытия,
применением материалов, соответствующих требованиям ГОСТов
и ТУ. Методы контроля качества лакокрасочных покрытий опи-
саны в разделах 1.13 и 1.14.
При проведении ремонтных работ удаление старых лакокра-
сочных покрытий можно проводить, используя смывки: СП-6
(ТУ 6-10-641—79), СП-7 (ТУ 6-10-923—76), СНБ-9 и др. Их нано-
сят на поверхность кистью, шпателем или безвоздушным распы-
лением, после чего поверхность очищают механическим способом.
Продолжительность операции удаления лакокрасочных покрытий
зависит от вида лакокрасочного материала, толщины слоя, усло-
вий эксплуатации, длительности срока службы и т. д.
3.8. ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ЛИСТОВЫХ ПЛАСТМАСС
В отечественной практике для защиты оборудования находят
применение следующие пластмассы: пластикат, полиэтилен и поли-
пропилен, фторопласт, пентапласт. Их основные физико-механи-
ческие свойства приведены в табл. 2.6.
Ниже описана технология обкладки оборудования листовыми
пластмассами, выполняемой на монтажной площадке или в усло-
виях антикоррозионных мастерских. Очистка поверхности осу-
ществляется пескодробеструйным способом.
ПЛАСТИКАТ
Пластикат применяют самостоятельно или в сочетании с поли-
изобутиленом для защиты химических аппаратов, работающих
при температуре не выше 60 °C. При этом используют методы оклеи-
вания или свободного вкладыша. Выбор метода защиты и марки
пластиката зависит от вида раствора, температуры и размеров
аппарата (особенно его глубины).
Характеристика материалов
Применяют пластикаты: рецептуры 57-40 (ТУ 6-05-1146—75),
прокладочный (ОСТ 6-19-503—79) и реже марки ПХ-2
(ТУ 6-01-1089—79).
Пластикат марки 57-40 и прокладочный крепят клеями марок
88-Н, ПЭД-Б, ВК-П; марки ПХ-2 полиуретановым клеем
ГИПК-21-11 по грунту ГИПК-21-10. Характеристика клея 88-Н
приведена в разделе 3.4.
Клей ПЭД-Б (ТУ 6-05-211-943—82) представляет собой смесь
перхлорвиниловой и эпоксидной смол в растворителе. Отвер-
ждается он полиэтиленполиамином (8 мае. ч. на 100 мае. ч. клея),
который вводят непосредственно перед употреблением.
Клей ВК-И —полиуретановая композиция на основе поли-
эфира-24 и толуилендиизоцианата (продукт 102Т), модифициро-
ванная перхлорвиниловой смолой ПСХ-С.
Клей ГИПК-21-11 и (ТУ 6-05-251-35—75) — раствора хлори-
рованного каучука и фенолоформальдегидной смолы в смеси то-
луола с этилацетатом. Клей состоит из двух компонентов: А —•
раствор каучука и смолы в растворителе; Б — лейконат М.
Производство работ
Работы по обкладке оборудования пластикатом выполняют
при температуре не ниже 10 °C. Производство работ включает
следующие стадии: подготовку материалов, получение покрытия
(приклеивание и сварку листов), контроль качества обкладки.
Подготовка материалов. Пластикат до работ развертывают
из рулонов, раскладывают в горизонтальном положении, очищают
от загрязнения, сухой ветошью снимают восковой слой, разре-
зают по шаблону на заготовки одинаковой длины и ширины. Со
всех сторон заготовки пластиката снимают фаски под углом 15—
20°. Заготовки подвергают термообработке при 80—90 °C в тече-
ние 10—20 мин для исключения усадочных деформаций. Термо-
стабилизацию пластиката проводят на специальных столах с подо-
гревом или в термошкафах.
Подготовка клеев заключается в доведении их до необходимой
рабочей вязкости. Клей марок 88-Н должен иметь время истече-
ния по вискозиметру ВЗ-4 — 30 с. Разбавляют его смесью этил-
ацетата и бензина в соотношении 2 : 1 или 1 : 1 (по массе). Время
истечения рабочего раствора клея ПЭД-Б по вискозиметру ВЗ-1
должно составлять для грунтовочного слоя 30, основного слоя
50—60 с.
Клей ВК-И приготавливают, смешивая вручную или в раство-
росмесителях отдельные компоненты. Предварительно приготав-
ливают 50%-ный раствор полиэфира-24 в этилацетате и 15%-ный
раствор пёрхлорвиниловой смолы в ацетоне. Раствор полиэфира-24
и продукт 102 Т тщательно перемешивают, выдерживают в течение
50—60 мин при 16—20 °C. В смесь вводят 15%-ный раствор пер-
хлорвиниловой смолы, перемешивают и выдерживают в течение
60 мин. Готовый клей представляет собой однородную прозрач-
ную жидкость светло-коричневого цвета с сухим остатком 35—
36% и вязкостью, соответствующей времени истечения 40—50 с по
вискозиметру ВЗ-4. Жизнеспособность клея при 20 — 25 °C
не менее 8 ч.
Клей ГИПК-21-11 приготавливают на месте работ смешением
компонентов А и Б в соотношении 100 : 3 (по массе). Это одно-
родная жидкость коричневого цвета с сухим остатком не менее
15% и жизнеспособностью при 18—22 °C не менее 5 ч. В случае
загустевания клея его разбавляют смесью толуола, этилацетата
и бензина в соотношении 1:1:1 (по массе).
Получение покрытия. Клеи наносят на очищенную металличе-
скую поверхность оборудования и на разогретые листы пласти-
ката. Время сушки: клея 88-Н — первый слой — до отлила, вто-
рой — 15—20 мин, клея ПЭД-Б — оба слоя по 24 ч, клея ВК-11 —
10—15 мин и 3—5 мин, грунта ГИПК-21-10 — 12 ч, клея
ГИПК-21-11 (оба слоя) — по 3—6 мин.
Клеи наносят кистью или валиком без пропусков и потеков,
промазка фасок заготовок пластиката клеем не допускается. Клей
ВК-11 можно наносить также с помощью краскораспылительных
пистолетов.
Пластикат наклеивают внахлестку с величиной нахлестки 20—
25 мм. Приклеивание пластиката в горизонтальных аппаратах на-
чинают с днища, вертикальных — со стен. Уложенный пластикат
прикатывают к поверхности деревянными шпателями или роли-
ками. В местах, где на поверхности имеются небольшие неров-
ности, при разбортовке на фланцах и штуцерах прикатку прово-
дят с помощью ролика-зубчатки, одновременно подогревая пла-
стикат воздушной горелкой, избегая его перегрева (появление
прогаров, подтеков). У небольших аппаратов предварительно
оклеивают патрубки и люки. Для снятия внутренних напряже-
ний, возникающих при отбортовке, пластикат прогревают, осо-
бенно по линии перегиба. При наклеивании пластиката по поли-
изобутилену он должен перекрывать стыки полиизобутиленовых
пластин. При работе с клеем ПЭД-Б пластикат необходимо до
отверждения клея прижимать к защищаемой поверхности с по-
мощью различных механических устройств, что значительно ус-
ложняет производственный процесс.
Швы пластиката сваривают на всю ширину нахлеста с помощью
электрогорелки по конструкции аналогичной применяемой для
сварки винипласта. Температура сварки 200—220 °C, скорость
сварки 0,16—0,18 м/с.
Пластикат, как и любой термопласт, подвержен ползучести,
которая возрастает с увеличением нагрузки и температуры. При
защите крупногабаритных ванн и химических аппаратов с целью
снижения ползучести пластикат механически крепят к поверх-
ности оборудования при обычной температуре через 3 м и 1,5 м—
при повышенной. Места болтовых креплений дополнительно оклеи-
вают пластикатом с приваркой обкладки к основному покрытию.
Контроль качества обкладки осуществляется с помощью элек-
трического дефектоскопа напряжением 10—20 кВ и залива водой.
Наличие вздутий, сквозных отверстий, проколов и других меха-
нических повреждений не допускается. После чего вся обкладка
проверяется заливов* водой на 24 ч. Допускается не более одного
отставания пластикатной обкладки от металла площадью 20 смЁ
на 1 ма поверхности и не более 5% -ной общей площади покрытия.
На концах бортов и фланцев отставание обкладки допускается не
более чем на 10% площади покрытия. Допускаются отклонения
по толщине покрытия не более ±0,5 мм при толщине 2—3 мм,
±1 мм притолщине 4—5 мм. Точечные дефекты, обнаруженные при
проверке, необходимо ликвидировать путем приварки заплаты на
дефектное место. В швах дефекты устраняют дополнительным при-
вариванием полосы из пластиката.
ПЕНТАПЛАСТ [32]
Для защиты оборудования применяют листы пентапласта
(ТУ 6-05-041-707—84) толщиной 1—5 мм, полученные методом
экструзии. Пентапласт имеет низкую стойкость к ударным на-
грузкам и изгибу (особенно при пониженных температурах).
Некоторое снижение его хрупкости достигается введением пласти-
фикаторов и наполнителей. Можно использовать при антикорро-
зионной защите пентапласт ненаполненный и наполненный
оксидом хрома (1—2%). Наполненный пентапласт имеет
более низкую химическую стойкость. Работы с пентапластом
необходимо вести при температуре окружающего воздуха не
ниже 18 °C.
Для приклеивания применяют пентапласт толщиной 1—2 мм,
а при защите методом вкладыша 2—5 мм.
Приклеивают пентапласт клеями 88-Н, СВ-88. Клей СВ-88,
представляет собой смесь клея 88-Н и вулканизующего агента —-
тиоацетамида. Клей СВ-88 обеспечивает более высокое сцепление
пентапласта, с защищаемой металлической поверхностью в сравне-
нии с клеем 88-Н. Ниже рассмотрено оклеивание пентапластом
с использованием клея СВ-88.
Подготовка материалов включает следующие операции: рас-
крой и формование пентапласта, приготовление клея СВ-88. Ли-
сты пентапласта очищают от загрязнений и выдерживают на ме-
таллическом столе с подогревом для выравнивания при темпера-
туре 160—170 °C. Режут листы пентапласта дисковой пилой или
вручную ножницами, предварительно нагрев линию разреза с по-
мощью горячего воздуха сварочной горелки до 40—50 °C. Раскраи-
вают листы с помощью металлических линеек и угольников с уче-
том загиба на отбортовку. Цилиндрические заготовки получают
формованием вокруг металлической формы листов пентапласта,
нагретых на столе или в печи до 160—-170 °C. Сферические заго-
товки получают с помощью специальных металлических или дере-
вянных пресс-форм, вытяжкой на деревянном пуансоне или пнев-
мо- и вакуум-формованием. Формование заготовок листового ви-
нипласта под углом производят при помощи труб диаметром 20—
40 мм, нлн стальных уголков, нагретых до 160—170 °C. Прогре-
тую по линии загиба заготовку сгибают, место сгиба для фикса-
ции охлаждают тряпкой, смоченной в холодной воде.
Листы пентапласта перед приклеиванием обрабатывают на-
ждачной бумагой, продувают сжатым воздухом и обезжиривают
уайт-спиритом.
Клей СВ-88 приготавливают за сутки до употребления следу-
ющим образом: к клею 88-Н добавляют вулканизующий агент
тиоацетамид в виде порошка в количестве 1 мае. ч. на 100 мае. ч.
клея. Порошок вводят небольшими порциями, при этом клей
необходимо тщательно перемешивать деревянной лопаткой не
менее 20 мин. В момент введения тиоацетамида клей повышает
свою вязкость, но через 24 ч он разжижается и становится годным
к употреблению. Клей необходимо использовать в течение 4 сут
с момента его изготовления. Введение вулканизующего агента
в клей 88-Н повышает его теплостойкость и адгезионные свойства.
Клей СВ-88 следует хранить в помещении при температуре 10—
25 °C в герметически закрывающейся таре.
Получение покрытия. На металлическую поверхность и пен-
тапластовую заготовку наносят два слоя клея с промежуточной
сушкой первого слоя в течение 40—60 мин. На расстоянии 1 см
от края лист клеем не промазывают. После сушки до легкого от-
лила (S—,5 мин) второго слоя клея лист пентапласта прикатывают
металлическими роликами, покрытыми слоем пористой резины.
Второй слой клея (до прикатки) наносят на ширину 60—80 см.
Обкладку аппаратов проводят в следующей последователь-
ности: стенки, фланцы, штуцеры, боковые люки, крышки, днище.
При обкладке цилиндрических аппаратов встречные стыки полот-
нищ нужно смещать относительно друг друга на 200—300 мм.
В прямоугольных аппаратах необходимо избегать применения
сварки в углах.
Люки аппаратов защищают листовым пентапластом с отбор-
товкой обкладки на фланцы. Край обкладки люка, входящий
в аппарат, отбортовывают на 30—40 мм и приваривают к обкладке
аппарата. Допускается проводить обкладку люков до защиты
корпуса аппарата. В этом случае отбортовку обкладки люка при-
клеивают к металлической поверхности аппарата, а затем уже
к ней подгоняют встык листы обкладки корпуса.
Для обкладки круглых крышек или днищ сферической формы
диаметром более 1000 мм целесообразно применять сегменты, при
диаметре менее 1000 мм — производить формование.
Штуцеры аппаратов защищают вкладышами из отрезков пен-
тапластовых труб (D — 50, 100, 150 мм) или листов пентапласта
толщиной 2—3 мм. Один конец вкладыша из листового пентапласта
отбортовывают на поверхность фланца штуцера, предварительно
прогрев до размягчения, другой конец приваривают к обкладке
аппарата встык или отбортовывают входящую внутрь аппарата
часть вкладыша. Край отбортовки прогревают горячим воздухом
сварочного пистолета или легким пламенем газовой горелки и при-
варивают внахлестку (15— мм) к основной о кладке. Указан-
ные способы применяют при защите аппаратов, работающих при
обычной температуре. В аппаратах, эксплуатирующихся при по-
вышенной температуре, устанавливают компенсационные кольца,
из пентапласта шириной 50—60, толщиной 2—3 мм. По внутрещ
ней окружности кольцо приваривают к вкладышу штуцера, а по
наружной — к футеровке аппарата. Гальванические, травильные
или электролизные ванны защищают вкладышами из листов пен-
тапласта толщиной 2—5 мм. При защите небольших аппаратов
(диаметром 1—1,5 м) вкладыши сваривают вне аппарата, а боль-
ших аппаратов — внутри. При способе защиты методом вкладыша
трудно достичь плотного прилегания вкладыша к защищаемой
поверхности. Поэтому при работе вкладыша под давлением столба
жидкости его следует вставлять в металлический корпус с зазором,
в который заливают цементный раствор. В отдельных случаях
допускается установка вкладыша на слой асбестового листа.
Перед сваркой края листов пентапласта рекомендуется обез-
жирить этиловым спиртом, бензином или ацетоном. Сварку ведут
с использование сварочных пентапластовых прутков специальной
горелкой с диаметром сопла 5—6 мм, имеющей приспособление
для регулирования температур. При температуре горячего воз-
духа 300—340 °C расход воздуха составляет 2—3 м3/ч и давление
воздуха 0,07—0,15 МПа. Скорость укладки сварочного прутка при
указанном режиме работы 12—18 см/мин.
Наиболее предпочтительно соединение листового пентапласта
встык. В листах необходимо снять фаску под углом 60—70°. Для
получения более плотного соединения, особенно при сварке тон-
ких листов (1—2 мм) рекомендуется после зачистк-и шва приварить
к нему дополнительно пентапластовую ленту шириной 15—20 мм
(в отдельных случаях — до 40 мм) и прикатать ее прижимным ро-
ликом. Для усиления и лучшей герметичности шва к ленте прива-
ривают по бокам прутки.
Качество обкладки проверяют визуальным осмотром. Недо-
пустим пережог прутка (темный цвет и пузырчатость), утоньше-
ние и разрыв, пустота в корне шва и между прутками. Дефектные
места с пузырями и вздутиями вырезают и в этом месте наклеивают
заплату. Качество обкладки проверяют электроискровым дефек-
тоскопом напряжением 10—12 кВ при толщине пентапластовых
листов 1—2 мм и 10—20 кВ при толщине листа 3—4 мм или залив-
кой водой.
ФТОРОПЛАСТ [33]
Недостаток термопластов — низкая адгезия, что затрудняет
подбор клеевых композиций и выполнение оклеенных работ. Суще-
ствует несколько методов активации поверхности (обработка окис-
лителями, коронным разрядом и т. д.), но все они довольно трудо-
емки и не всегда дают положительный эффект. Один из способов
обеспечения высокой адгезии осжладки к защищаемой поверхно-
сти — дублирование термопластов различными тканями (стекло-
ткань, хлопчатобумажные ткани и т. д.). Так, для обкладки хи-
мической аппаратуры нашел использование дублированный фто-
ропласт Ф-2М (ТУ 6-05-1781—84).
Фторопластом Ф-2М защищают емкостные аппараты объемом
до 6 м3 (температура эксплуатации до 120 °C) и до 20 м8 (темпера-
тура эксплуатации до 60 °C), имеющие съемные крышки и свобод-
ный доступ для проведения работ. Для приклеивания фторопла-
ста Ф-2М применяют клеи марок ГИПК-241, ГИПК-ПЗ, герме-
тики У-ЗОМ, УТ-32, У-30МЭС-5. Клей ГИПК-241 представляет
собой 20—30%-ный раствор хлоропренового каучука с модифи-
цированной фенолоформальдегидной смолой в смеси органических
растворителей (толуола, гексана, этилацетата). Клей ГИПК-113 —
композиция на основе эпоксидной смолы ЭД-20 (компонент А)
и отвердителя — низкомолекулярного полиамида (компонент Б).
Клей не содержит растворителей. Соотношение компонентов А и
Б 1 : 0,34. Теплостойкость клеев 80—120 °C в зависимости от ре-
жимов склеивания.
Технология оклеечных работ с фторопластом Ф-2М аналогична
технологии работ с пентапластом. Раскроенные листы фторопла-
ста нормализуют в электропечи при 100—ПО °C в течение 4 ч.
Уголки, отбортовки, днища, компенсационные элементы формуют
из листов фторопласта Ф-2М, нагретых до 160—170 °C с использо-
ванием деревянных и стальных болванок, труб, уголков, шабло-
нов, пневмо- и вакуум-формования. Края дублированных листов,
подлежащих сварке, необходимо зачистить от ткани на ширину
5—8 мм.
Существует два способа оклеивания фторопластом: холодный
и горячий. При использовании первого способа допустимая тем-
пература эксплуатации защищаемого аппарата 80, второго 120 °C.
При холодном способе фторопласт после приклеивания необ-
ходимо прижать с помощью специальных устройств. Первый слой
клея, нанесенного на защищаемую поверхность выдерживают 40—
60 мин, второй — до легкого «отлипа» (4—6 мин). Листы фторо-
пласта прикатывают валиками, не допуская пузырьков воздуха
под ними. Приклеенные листы, прижатые к стенкам, выдержи-
вают при комнатной температуре до сварки в течение 7 сут —
при использовании комбинированного клея, 2 сут — клея
ГИПК-241, 24 ч при обычной температуре и 60—90 мин при 60—
80 °C —клея ГИПК-ПЗ.
При горячем способе обкладку прикатывают горячими
валиками или специальными устройствами, обеспечивающими
нагрев до 100—120 °C, выдерживают 2 ч, затем сваривают. Стыки
швов зачищают от следов клея. При обкладке стен аппаратов вер-
тикальные стыки листов должны быть смещены на 200—300 мм.
В аппаратах, эксплуатируемых при повышенных температурах
(более 60 °C), через каждые 1,5—2,0 м по высоте необходимо пре-
дусматривать зазоры между листами шириной 30—40 мм для по-
следующего приваривания компенсационных колец.
Сварку швов осуществляют электрической сварочной горелкой
мощностью 600—800 Вт на 12 и 36 В или полуавтоматом для эк-
струзионной сварки ПСП-5 с использованием присадочного прутка
(или полосы).
Контроль качества покрытия осуществляют визуально, элек-
троискровым дефектоскопом и заливом горячей водой на 12 ч.
ПОЛИПРОПИЛЕН [34]
Для футеровки химической аппаратуры методом свобод-
ного вкладыша предусматривается применение полипропилена
(ТУ 38-10288—75). Используют листы толщиной 3—6 мм.
Стадии технологического процесса обкладки аппаратов поли-
пропиленом те же, что при работе с пентапластом и фтороплас-
том.
Перед разметкой и раскроем полипропилена для снятия оста-
точных внутренних напряжений необходимо провести его термо-
обработку в печи при 130—150 °C с выдержкой 8—10 мин на 1 мм
толщины листа и последующим охлаждением на воздухе в течение
20--24 ч.
При разметке заготовок необходимо оставлять припуск 30 мм
на обрезку кромок после формования элементов свободного вкла-
дыша. Бортовые элементы вкладыша раскраивают с учетом загиба
на отбортовку. Из нагретых листов формуют под давлением 0,02—
0,05 МПа элементы вкладыша (уголки, цилиндры, корыто дна,
коническое днище и т. д.) Заготовку помещают в форму-шаблон,
изготовленную из дерева, стеклопластика или металла. Давление
обеспечивается пуансоном, обкатывающим роликом или рамой.
Чтобы не произошло коробления, сформованную заготовку охла-
ждают при комнатной температуре в той же форме или рихтовоч-
ном устройстве.
Процесс монтажа вкладыша складывается из следующих опе-
раций: прихватка элементов вкладыша, сварка элементов между
собой, установка сваренных элементов в емкость (цилиндриче-
ских, днища), сварка по месту, защита штуцеров.
Перед сваркой стыки заготовок разделывают с суммарным уг-
лом разделки 60° и очищают от грязи и пыли.
Существует несколько способов сварки полипропиленовых
элементов: прутком, экструдируемой присадкой, профилирован-
ным прутком, прутком с последующей приваркой накладки. Для
сварки применяют сварочный пруток (ТУ 38-10221—75) диаме-
тром 3 мм. При усилении накладкой сварные швы необходимо за-
чистить фрезой, шарошкой или шабером до плоскостного выравни-
вания. На зачищенную поверхность накладывают полосу из ли-
стового полипропилена толщиной 1,5—2 мм и шириной 15—-20 мм.
Полоска должна перекрывать сварной шов на 3 мм в каждую сто-
Гранулы
1 — головка экструдера; 2 — шнек; 3 — труба; 4 — аагрузочная камера.
рону. Сварку проводят электрическими сварочными горелками
или сварочным экструзионным пистолетом типа ПСТ-3.
Для сварки профилированного прутка необходимо использо-
вать горелки мощностью до 600 Вт, обеспечивающие температуру
воздуха из сопла 275 °C при расходе воздуха 3 м3/ч.
Экструзионный пистолет типа ПСТ-3 (рис. 3.17) обеспечивает
следующий режим сварки:
Температура экструдируемой присадки (экструдата) на выходе 200—250 °C
мз экструдера
Температура экструдата, вносимого в зону сплавления 210—240 °C
Давление, создаваемое экструдатом в зоне сплавления 0,05—0,1 МПа
Скорость сварки листов полипропилена толщиной 3—6 мм при 0,5—1 м/мин
диаметре экструдата 5—6 мм
При сварке экструзионным пистолетом в качестве присадки
используют гранулированный полипропилен с показателем теку-
чести расплава 0,07—0,15.
Порядок работы: в загрузочную камеру 4 сварочного писто-
лета загружают гранулы полипропилена, которые в дальнейшем
расплавляются и шнеком 2 по трубе 3 перемещаются к головке
экструдера 1, из которой полипропилен выдавливается в зону
сварки шнеком через профилирующую насадку. Перед началом
сварки из сварочного пистолета выпускают экструдат до тех пор,
пока он не приобретет стекловидного состояния.
При монтаже сначала в защищаемый аппарат вставляют дно
вкладыша, затем элемент цилиндрической обечайки свертывают
в рулон, вставляют в емкость, прижимают к стенкам, стыкуя края.
Производят «прихватку» стыкованных краев обечайки и обечайки
с днищем, после чего сваривают швы. По месту вырезают отверстия
для штуцеров. В штуцер снаружи вставляют заготовку вкладыша,
совмещают отверстия под болты, после чего изнутри емкости в шту-
цер вставляют встречную заготовку, сваривают их между собой и
с внутренней поверхностью вкладыша. Вкладыш для колонн со-
стоит из царг (элемент цилиндрической обечайки) и отформован-
ного отбортовочного элемента. Сварку их проводят аналогично.
Качество обкладки проверяют заливкой емкости горячей водой
с температурой не ниже 60 °C на 24 ч. Швы проверяют визуальным
осмотром и электроискровым дефектоскопом с напряжением 15—
20 кВ. При заливе горячей водой происходит снятие внутренних
напряжений в полипропилене и одновременно обнаруживаются
течи в обкладке. Дефекты в сварных швах устраняют дополни-
тельной сваркой с предварительной зачисткой старого сварочного
шва. В сложных случаях на место дефекта наваривают заплату.
Механически поврежденные участки полипропилена (трещины,
сколы и т. п.) вырезают и наваривают заплаты встык или вна-
хлест.
Глава 4
Защита
оборудования с помощью
ингибиторов коррозии
Применение ингибиторов (замедлителей) коррозии — эффек-
тивный метод защиты некоторых видов химического оборудова-
ния. Введение небольших количеств (обычно не более 1%) инги-
битора в коррозионную среду может привести к значительному
снижению скорости коррозии металлов. Известны случаи, когда
коэффициент ингибирования коррозии, равный отношению ско-
ростей коррозии в отсутствие и в присутствии ингибитора дости-
гает значений 103—104
Основная причина, ограничивающая широкое распростра-
нение ингибиторной защиты оборудования в химической промыш-
ленности, — неэкономичность введения ингибиторов в рабочие
среды незамкнутых систем. Применение ингибиторов оправдано
для технологических процессов с циркуляцией ограниченных
объемов агрессивных жидкостей и при условии малой величины
потерь, определяющих реальный расход ингибитора. В ряде
случаев это условие выполнимо. Например, в циркуляционных
системах нагрева или охлаждения используют ингибированные
теплоносители или хладагенты. Другой пример — применение
ингибиторов типа ИФХАН-ГАЗ для снижения агрессивности эта-
ноламиновых растворов, циркулирующих в аппаратах сероводо-
родной очистки нефтяных газов.
Самостоятельная задача рассматриваемого вида защиты обо-
рудования — подбор и введение ингибиторов в готовую продук-
цию химических производств, например, выпуск ингибированных
соляной кислоты, пероксида водорода, антифризов, нефтяных сма-
зочных материалов, гидравлических жидкостей и др. При этом
применение ингибиторов обеспечивает защиту лишь небольшой
части производственных аппаратов: смесителей, емкостей тары.
Если ингибитор коррозии является одним из компонентов
рабочей среды или готовой продукции, как в приведенных выше
примерах, рассматривать особенности технологии ингибирования
в этих условиях следует только с учетом технологии основных
процессов и требований к чистоте продукта. Такое рассмотрение
предполагается осуществить в последующих справочных руковод-
ствах настоящего многотомного издания.
Однако существует ряд коррозионноопасных вспомогательных
процессов и операций, проведение которых осуществляется на
большинстве химических заводов. В первую очередь к ним отно-
сится кислотное травление металлической аппаратуры. Оно ши-
роко применяется при производстве многочисленных и разнооб-
разных ремонтных работ. При этом, как правило, должны приме-
няться травильные растворы, содержащие ингибиторы коррозии,
а в ряде случаев ингибиторы, и коррозии, и наводороживания
металлов.
Другой общей проблемой является консервация оборудования
в период складского хранения перед монтажом и на время оста-
новок производства. Для предотвращения его коррозии во мно-
гих случаях целесообразно применять специальный вид защиты —
с помощью летучих ингибиторов коррозии.
Ниже кратко рассмотрены эти два общих для химической про-
мышленности вида ингибиторов коррозии.
4.1. ИНГИБИТОРЫ КИСЛОТНОГО ТРАВЛЕНИЯ
МЕТАЛЛОВ
Для травления, углеродистых и низколегированных сталей
используют 15—25%-ные. растворы соляной и серной кислот. При
травлении в серной кислоте более половины кислоты расходуется
на растворение железа, примерно 40% составляют потери (унос
с деталями, слив загрязненной кислоты) и лишь 5% идет на рас-
творение продуктов коррозии. При травлении в соляной кислоте
доля полезного использования кислоты повышается до 40%
Однако и в том и в другом случае речь идет о больших (до 4% но
массе) неоправданных потерях металла. Введение ингибитора
в травильные растворы в ряде случаев дает высокий защитный
эффект.
Защитный эффект измеряется величиной
Z**[(VB- Vjl/Vul-lOO.
где 1'0 л Vj — скорость коррозии в отсутствие и в присутствии ингибитора
(табл. 4.1).
Таблица 4.1
Защитный аффект Z (%) ингибиторов при травлении образцов,
покрытых технологической окалиной, в серной и соляной
кислоте [1]
Ингибитор H.SO. HC1 Ингибитор H.SO. НС1
СтО Сталь 65 СтО Сталь 65 СтО Сталь 65 СтО Сталь . 65
ХОД-1 99,86 97,0 95,9 БА-6 96,1 87,2 95,3 96,6
КПИ-9Т 99,7 — 93,7 — И К-45 96,0 93,3 97,5 86,1
И К-35 99,6 97,3 94,0 93,3 И-З-В 95,5 91,6 77,8 98.2
ОР-4 99,5 — 95,0 — И К-40 95,4 90,8 96,7 95,4
Катапин ЭПВ 99,4 — 96,2 — ПКУ-М 94,5 97,3 98,9 96,5
КПИ-3 99,2 88,5 96,4 92,0 ПКУ-К 93,2 97,0 98,9 52,5
КИ-1 98,8 96,4 —- —. ОР-2 — 76,7 92,0
КПИ-9/1 99,2 — 97,1 —— ХОД-7 96,8 99,9 — —.
ОР-3 97,7 — 98,0 — ХОСП-10 96,7 94,2 93,3 93,9
С-5 97,6 99,4 54,0 53,0 И-2-В 96,8 — 89,3 86,3
Примечание. Концентрация ингибиторов ХОД-7. ХОСП-Ю 0,025 %, осталь-
ных 0,2 %.
Эффективность большинства ингибиторов коррозии заметно
снижается при повышении температуры (табл. 4.2). Один из луч-
ших ингибиторов коррозии стали при высоких температурах —
катапин А (п-алкилбензилпиридинийхлорид) [3]. При травлении
черных металлов в серной кислоте применяют в основном инги-
битор ЧМ (Р) — 0,1% и пенообразователь ЧМ (П) из расчета
0,1 кг на 1 м2 зеркала ванны, в соляной кислоте — ингибиторы
ПБ-5, БА-6, ПБ-8 и катапин. Рекомендуются в качестве ингиби-
торов отходы коксохимического производства КХ-2 и КХК (кон-
Таблица 4.2
Влияние температуры на защитный эффект ингибиторов
при травлении малоуглеродистой стали в 20 %-ной H2SO4 |2|
Время травления 40 мни.
Темпера- тура, °C ЧМ (Р) (0,1 %) Катапин А (0,3 %) БА-6 (0.3 %) И-1-А (0.3 %) Уротропин (0.2 %) Тиокарба- мид (0.05 %)
50 91 96 89 96 97 97
60 97 99 97 96 99 100
70 94 99 96 96 90 93
80 48 99 96 96 82 93
85 40 98 94 89 79 92
90 20 99 88 73 70 72
95 14 99 47 53 41 —
Таблица 4.3
Типовые составы растворов (в г/л) для травления сталей
'-( режимы процессов [2]
Компоненты раствора, параметры процесса Для сня- тия тол- стой ока- ЛИНЫ Для тракления штампованных и кованых деталей Для сня- тия ТОН’ кой ока- лины я ржавчины Для сня- тия ржав» чипы без наруше- ния поли- ровки
1 2
Серная кислота (плотн. 1840 кг/м3) 100 — 125 150--200 200—250 80—100 —
Соляная кислота (плотн. 1190 кг/м3) 100—75 —, *—• 200
Ингибитор КС 2- -3 1—2 —Л —• —.
Ингибитор ЧМ —. — 3—5 —
Ингибитор ПБ-5 или МН-10 „— —~ — 15—20 15—20
Температура, °C 30—40 25—60 25—60 20—60 30—40
Бремя, мин 30—60 30—60 20—40 20-30 15—25
центр ат). Ингибитор К.ХК при повышенных температурах имеет
более высокий защитный эффект, чем ЧМ.
В табл. 4.3 приведены типовые составы растворов для травле-
ния сталей. Сведения об ингибиторах, рекомендуемых для травле-
ния сталей в промышленных условиях, приведены в табл. 4.4.
Эти ингибиторы не могут быть использованы при травлении не-
ржавеющих высоколегированных сталей, которые травят раство-
рами серной или азотной кислот с добавкой галогенид-ионов в ка-
честве активаторов растворения окалины.
Таблица 4.4
Ингибиторы кислотной коррозии для промышленного
травления стали [1J
Ингибитор j I Физические свойства Рекомен- дуемая кислота Концен- трация кислоты. % Токсич- ность
Пеназолин ™Г" Соляная, серная 0,Ol- О.05 Не ток- сичен
ПКУ-КМ Пастообразная масса, ор анжево- коричневая, плотн. 1200 кг/м3 То же 0,03—0,10 То же
КПИ-3 (70 води, р-р) % -ный Коричневая жидкость со слабым запахом, плотн. 1200 кг/м3 » 0,025— 0,200 »
БА-6 Вязкая жидкость светло- коричневого цвета, плотн. 1060 кг/м3 Соляная 0,1—0,5 »
ОР-2 Жидкость темно-красно- го цвета со специфическим запахом, плотн. 1070 кг/м* __________ Соляная, серная, фосфор- ная 0,05—0,07 Малоток- снчен
Для замедления коррозии медных сплавов в ингибированную
соляную кислоту вводят тиосульфат натрия, тиомочевину с вос-
становителями, ингибитор И-1-В. Однако и тогда скорость рас-
творения медных сплавов остается высокой. Успешно применяют
для травления аппаратов из медных сплавов растворы техниче-
ских смесей органических низкомолекулярных кислот, которые
являются отходами производства синтетических жирных кислот и
носят название В К (водный конденсат). Концентрат ВК назы-
вается КНЛ1К (концентрат низкомолекулярных кислот) и содер-
жит примерно 25% уксусной, 30% муравьиной, около 8% пропио-
новой, до 10% масляной и до 4% капроновой кислоты. В качестве
ингибиторов для этих сплавов используют каптакс (0,02%) с до-
бавкой ОП-7 или ОП-Ю (0,1%).
При транспортировке и хранении ВК и КНМК к ним добав-
ляют ингибитор КПИ-19, обладающий высоким защитным эффек-
том по отношению к стали и медным сплавам.
Эффективные ингибиторы кислотного травления также побоч-
ный продукт коксохимической промышленности З-амино-5-тионо-
1,2,4-дитиазол (изопертиоциановая кислота), продукты реакции
моно- или полиаминов с 1,4-дихлорбутеном или эпихлоргидрином,
а, со-диацетиленовые спирты [4].
4.2. ЛЕТУЧИЕ ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ
Для защиты оборудования от атмосферной коррозии в период
транспортировки, складского хранения или консервации наряду
с другими способами защиты (применение осушителей, смазок,
инертных газов) широко используют летучие ингибиторы. Этими
ингибиторами пропитывают бумагу или полимерные пленки, на-
носимые на поверхность изделия, или вводят их в защищаемый
аппарат. При этом они легко проникают в щели, зазоры, полости
сложной конфигурации. Метод защиты летучими ингибиторами
прост в исполнении, эффективен при любой влажности воздуха,
допускает использование неметаллических материалов. Единст-
венный его недостаток — повышенные требования к герметичности
пространства, заполненного ингибитором.
Составы летучих ингибиторов для черных металлов, как пра-
вило, содержат нитрит натрия в сочетании с уротропином, кар-
бамидом, бензоатом натрия или аммония. Оптимальное давление
паров ингибитора 10-2—10~4 Па. Нитрит дициклогексиламина
(НДА) — при комнатной температуре имеет давление паров
~1,3 мПа.
В качестве носителей летучих ингибиторов можно использо-
вать бумагу, картон, различные пористые адсорбенты. Пропи-
танные ингибиторами адсорбенты помещают в аппарат или гер-
метичный чехол с изделием. Иногда аппараты промывают вод-
ными или водноспиртовыми растворами ингибиторов и затем под-
сушивают горячим (80 °C) воздухом. После такой обработки по-
Таблица 4.5
Характеристика эффективности летучих ингибиторов коррозии
в атмосферных условиях [1]
Индексы: оке — оксидированный; хр — хроматированный. .
Ингибитор Защищает полностью (100 %) Защищает не полностью (90-95 %)’
Нитробензоат диэтиламина Ag, Ni, Sn, Al, MgOKC, Си, Cdxp, Znxp Fe, Cu/Zn
Динитробензоат диэтиламина Ag, Ni, Sn, Al, MgOKC, Си, Fe, Си/Zn, CdXp, Znxp —
Ннтробензоат цикло гексил- ами на Ag, Ni, Sn, MgOKC, Си, Си/Zn, Znxp Fe
Ди нитробензоат ди циклогек- сил амина Ag, Ni, Sn, Al, Си, Fe, MgOKc, Cu/Zn, Cdxp, Znxp —
Нитробензоат пиперидина Ag, Ni, Sn, Al Си, Cu/Zn, MgOKC, Cdxp, ZnXp
Динитробензоат пиперидина Ag, Ni, Sn, Al, Си, Fe, Cu/Zn, Cdxp, Znxp MgoKC
Нитробензоат гексаметилен- имнна Ag, Ni, Sn, Al MgoKc> CdXp, Znxp, Си, Cu/Zn
Ди нитробензоат гекс а мети- лен ими на Ag, Ni, Sn, Al, Mg, Си, Cu/Zn, Cdxp, Znxp Fe
ИФХАН-1 Ag, Ni, Sn, Al, Си, Fe, Cu/Zn, Cdxp, Znxp —
ИФХАН-2 Ag, Ni, Sn, Al, Mg, Си, Fe, Cu/Zn, Znxri . Mg (75 %)
ИФХАН-3 Ag, Ni, Sn, Al, Mg, Си, Fe, Cu/Zn, Znxri Cdxp
ИФХАН-5 Ag, Ni, Sn, Al, Mg, Cu/Zn, Fe, Znxp Cdxp (60— %), Си
верхность аппарата покрывается тончайшей пленкой кристаллов
ингибитора, которая в условиях достаточной герметичности аппа-
рата может защищать поверхность металла от коррозии в тече-
ние 10 и более лет. Существует также сублимационный способ
нанесения ингибитора — горячий воздух, насыщенный парами
ингибитора, подают в аппарат, где на холодных стенках проис-
ходит кристаллизация ингибитора.
Разработана серия универсальных летучих ингибиторов на
основе нитро- и динитробензоатов (табл. 4.5). Ингибиторы ИФХАН
(производные низкомолекулярных аминов), характеризующиеся
высоким давлением паров (около 10 Па), можно применять для
защиты крупногабаритных аппаратов сложной конфигура-
ции.
Тлав( &
Электро хими ческие
методы защиты
Широкое применение в качестве конструкционных материалов
химического оборудования титана и нержавеющих сталей, легко
пассивирующихся во многих промышленных средах, делает ра-
циональным использование анодной защиты от коррозии. Катод-
ную защиту используют в ограниченных масштабах, в основном
для защиты подземных и гидротехнических сооружений в таких
средах, как природная и техническая вода, сточные воды.
Ниже приводятся рекомендации по практическому примене-
нию анодной защиты химического оборудования [1, 2, 3].
5.1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
МЕТОДА АНОДНОЙ ЗАЩИТЫ
В процессе растворения металла на его поверхности одновре-
менно протекают две электродные реакции: анодное растворение
металла и катодное восстановление окислителя. При достаточно
длительном контакте металла с агрессивной средой коррозионный
процесс стабилизируется и наступает так называемое стационар-
ное состояние, характеризующееся равенством скоростей анодной
и катодной реакций (/а = /к) и соответствующим значением потен-
циала Дкор, называемым стационарным или коррозионным по-
тенциалом. Из условия стационарности следует, что для замедле-
ния скорости растворения металла достаточно снизить скорость
хотя бы одной из электродных реакций. Основной характеристи-
кой скорости анодного и катодного процесса являются их поляри-
зационные кривые — зависимости анодной /а и катодной /к плот-
ностей тока от потенциала Д. На рис. 5.1 приведена обобщенная
потенциостатическая анодная поляризационная кривая. Кривые
такого рода более подробно описаны в работах [4, 5, 6, 7]. Об-
ласть АВ называется областью активного растворения. Вначале
скорость растворения металла экспоненциально увеличивается
с увеличением потенциала по уравнению Тафеля. В переходной
области ВС происходит пассивация металла, приводящая к рез-
кому замедлению коррозии. Потенциал максимума тока назы-
вается критическим потенциалом пассивации Екр, а соответствую-
щая ему величина /а — критической плотностью тока пассивации
/кр. Область CD, характеризующаяся малыми скоростями корро-
зии (обычно 10-8-:-10~в А/см2), практически независимыми ог по-
тенциала, называется областью устойчивого пассивного состояния
или пассивной областью. Пассивное состояние обусловлено обра-
зованием на поверхности металла тонких защитных пленок оксид-
Рис. 5.1. Обобщенная иотенцностатнческая анодная поляризационная кривая.
Обозначения — см. в тексте.
ной или солевой природа, а также адсорбционных слоев. Еа и /п —
потенциал и .плотность тока полной пассивации. При потенциалах,
превосходящих потенциал перепассивации Епа, расположена
область перепассивации, или транспассивного состояния DL.
Здесь скорость растворения снова возрастает вследствие анодного
превращения вещества защитной пленки в растворимые соедине-
ния высшей валентности или в высшие оксиды с худшими защит-
ными свойствами. Перепассивация наблюдается для Сг, Fe, Ni,
Mo, W и ряда других металлов в чистом состоянии или в виде
сплавов. Для многих металлов в области DL происходит также
анодное выделение кислорода.
В зависимости от способности присутствующих в растворе окис-
лителей к электрохимическому восстановлению, соответствующая
этому процессу катодная кривая может по-разному располагаться
относительно анодной кривой. Примеры четырех возможных
случаев показаны на рис. 5,1 отрезками катодных кривых —/С,.
В случае К*, часто отвечающем реакции выделения водорода,
потенциал коррозии Еиор, t лежит в активной области анодной
кривой. При этом потенциале скорости анодной и катодной реак-
ций равны друг другу (/а — /к, точка Bx). Такая коррозионная
система находится в устойчивом активном состоянии. Если сме-
стить потенциал металла от £кор. i в область пассивности (напри-
мер, в точку F), поляризуя металл анодно от внешнего источника
(анодная поляризация), то после выключения внешнего источника
(прекращения поляризации) система самопроизвольно возвра-
тится в активное состояние.
Кривая Кг пересекается с анодной кривой в трех точках: Вг,
Сй и Сг- Такой случай соответствует пассивно-активному состоя-
нню коррозионной системы, которое характеризуется тем. что
система может находиться в двух стационарных состояниях:
устойчиво-активном (при потенциале £кар-$, точка Bs) с большой
скоростью коррозии или устойчиво-пассивном (при потенциале
£к<.р.-ь точка C'i) с малой скоростью коррозии. Точка при по-
тенциале £'1;.,Р. з находится в, области неустойчивого пассивного
состояния и обычно не реализуется. При потенциалах отрицатель-
нее Екор. з система самопроизвольно активизируется и ее потен-
циал смещается до £кор. г, а при более положительных потенциа-
лах, чем Екор. з, — самопроизвольно пассивируется до Енор.
Кривая Л’з пересекается с анодной кривой в области полной
пассивности (точка G3). При коррозионном потенциале £нор. ь
металл находится в устойчиво-пассивном состоянии. Если система
будет выведена из пассивного состояния, например катодной по-
ляризацией, то после прекращения,поляризации пассивность ме-
талла вновь восстановится, здесь мы имеем случай самопроиз-
вольно пассивирующейся коррозионной системы.
Кривая К4 пересекается с анодной кривой в точке С4 в транс-
пассивной области при потенциале £кор. 7, более положительном,
чем потенциал переписейвации £„„. Этот случай соответствует
транспассивному состоянию ..системы, когда металл может снова
растворяться со значительными скоростями.
Во многих случаях при установившемся потенциале коррозии
(например, £кор. х, £,<ор. 2 или £кор. -) скорости коррозии метал-
ла (/а) превышают технически допустимые для данной системы
(/а > /дол> Рис- 5.1). В таких случаях для защиты от коррозии
требуется снизить скорость растворения до приемлемой величины
(/а < /доп)- ; .
Уменьшить скорость коррозии (Ja) можно смещением потен-
циала металла, например, от £кор. j До достаточно низкого потен-
циала в активной области (например, до Ег, точка /К) или в об-
ласть пассивности (например, до Ег, точка F). Если сдвиг потен-
циала в отрицательном направлении (к Ех) осуществляется путем
катодной поляризации от внешнего источника, такая защита на-
зывается катодной. Смещение потенциала в область пассивности
(к £s) путем анодной поляризации от внешнего источника назы-
вается анодной защитой. Если катодную поляризацию осущест-
вляют путем соединения с протектором, имеющим более отрица-
тельный потенциал, чем защищаемый металл, то такая защита
называется катодно-протекторной (или просто протекторной), в от-
личие от анодно-протекторной защиты, когда анодная поляриза-
ция металла до потенциалов пассивности осуществляется путем
соединения с протектором, имеющим более положительный потен-
циал, чем защищаемый металл. При анодной защите от общей кор-
розии потенциал необходимо удерживать в пределах пассивной
области CD, протяженность которой в большинстве случаев до-
статочно велика. Выход за пределы этой области при анодной за-
щите недопустим, поскольку может привести к значительному
A
E, мВ
Рис. 5.2. Анодные поляризационные кривые углеродистой стали в растворах
едкой щелочи:
I — кипящий 33 %-иый раствор NaOH с выдержкой 60 с на каждое измерение; 2 —
кипящий 35 %-ный раствор NaOH с выдержкой 30 с; 3 — 35 % вый раствор КОН при
80 "С с выдержкой 5 ч 4 — 20 %-иый раствор КОН при 90 °C;
.4 — область коррозионного растрескивания.
возрастанию скорости растворения металла (/а /доП). Для
успешной защиты химического оборудования считается достаточ-
ной протяженность области пассивности в интервале Д£ 50 мВ
[2, 8]. Правильный выбор интервала потенциалов позволяет
защитить металл не только от общей, но и от некоторых видов
локальной коррозии: коррозионного растрескивания, питтинго-
вой и межкристаллитной коррозии.
Для многих пассивирующихся металлов и сплавов в средах,
содержащих активаторы (ионы С1Г, Вг~, Г'.СЮТ, HS~ и некоторые
другие), при. потенциалах положительнее потенциала питтинго-
образования £ш„ (область РМ, рис. 5.1) происходит нарушение
пассивного состояния на отдельных участках поверхности. Усред-
ненная скорость растворения металла при установившемся по-
тенциале коррозии £кор. 6 (точка /%) пропорциональна плотности
тока /и, причем будет происходить образование питтингов. Для
предотвращения питтинговой коррозии в условиях анодной за-
щиты потенциал металла необходимо удерживать в пределах
пассивной области отрицательнее Е1тг, т. е. протяженность об-
ласти пассивности в присутствии активатора уменьшается и ста-
новится ограниченной потенциалами Еп и £пит (область СР)
Величина £„иг, как и всех характерных потенциалов диаграммы
зависит от многих факторов: природы металла и сплава, кон-
центрации активатора, pH, температуры, режима, движения среды,
состояния поверхности, Межкристаллитная коррозия (МКК) не-
ржавеющих сталей происходит при потенциалах, отвечающих
области перехода в пассивное состояние (область ВС) или области
транспассивного состояния (DL). Следовательно, для предотвращен
ния МКК достаточно удерживать потенциал в области устойчивой
пассивности, т. е. применить анодную защиту. На рис. 5.2 при-
ведены анодные поляризационные кривые для углеродистой стали
в растворах едкой щелочи. Штриховкой показана критическая
область потенциалов возникновения коррозионного растрески-
вания (КР). Тот факт, что КР происходит преимущественно в огра-
ниченной области потенциалов, позволяет успешно применять
анодную защиту и для предотвращения КР химического оборудо-
вания [3].
5.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АНОДНОЙ ЗАЩИТЫ
Обязательные элементы системы анодной защиты (рис. 5.3)
катод 4, электрод сравнения 2 и регулирующее устройство 3,
включающее источник постоянного тока и регулятор потенциала.
В исключительных случаях, когда протяженность области устой-
чивой пассивности достаточно велика, анодная защита может
осуществляться в отсутствии электрода сравнения за счет под-
держания постоянным напряжения, задаваемого источником
тока [9].
Промышленные катоды
Характеристика промышленных катодов, применяемых при
анодной защите химического оборудования, приведены в табл. 5.1.
Там же указаны промышленные среды, в которых катоды преиму-
щественно используют. Конструктивное оформление катодов и
катодных узлов, а также способы их крепления на аппаратах по-
казаны на рис. 5.4—5.6. Материал катода должен обладать высо-
кой коррозионной стойкостью в промышленных агрессивных сре-
дах не только при стационарном потенциале, но и в условиях
анодной защиты оборудования, т. е. при катодной поляризации.
Платиновые электроды, коррозионноустойчивые во многих агрес-
сивных средах, из-за высокой стоимости применяют при анодной
защите аппаратов небольших размеров. Обычно из платины в це-
лях экономии изготовляют не весь катод, а лишь наружный слой,
а основная масса электрода может быть выполнена из других ме

таллов (серебра, меди, бронзы, латуни,
свинца, титана (21). На рис. 5.4 пред-
ставлен катод из латуни, покрытой плати-
ной. Широкое распространение получили
катоды из самопассивирующихся метал-
лов. Так, в серной кислоте применяют ка-
Рис. 5.3. Схема аппарата с анодной защитой:
/ *— защищаемый аппарат (анод); 2 — электрод сравне-
ния; 3 регулирующее устройство; 4 «= катод.
Рис. 5.4. Платинированные катоды [11:
1 — слой платины; 2 — латунный стержень; 3 — платиновый диск; 4 — изолятор (теф-
лон); 5 — колонка (керамика/сталь); 6 — латунный пруток; 7 — изолятор (тефлон);
8 — стенка защищаемого аппарата; 9 — латунная шайба.
Рис. 5.5. Ферросилндовый катод [6]:
1 — кабель; 2 — наконечник- 3 — изолятор (фторопласт 4); 4 — стержень (Х18Н10Т);
5 — катод (отливка ферроснлид С-15); 6 — гайка; 7 — втулка (СтЗ)о

— изолирующая втулка
— штуцер; 5 — фнкси-
6 — накидной фланец;
обечайка крышки; 9 —
Рис. 5.6. Электродный узел взрывонепроницае-
мого исполнения [2]:
$ — стенка аппарата; 2
(текстолит); 3 — катод; 4
рующая накидная гайка;
7 — днище крышки; 8 —
фланец Для ввода кабеля <,

Таблица 6.1
Промышленные катоды
Материал Коррозионная среда Защищаемый аппарат
Платина Платинированная латунь Сплав хастелой С Свинец Молибден (99,9 %) Кремнистый чугун (ферросилид С-15) 12Х18Н10Т (в виде труб) 06ХН28МДТ (в виде стержней) Олеум, NaOH, RSO3H 934-99 % -ная H2SO4 Жидкие азотные удобрения 10 %-ная H2SO4 704-90 %-ная HaSO4 (при 1004-120 °C) 92-Г-96 % -ная H2SO4 Аммиачная вода (до 25 % аммиака) 98 % -ная H2SO4 Установка для сульфониро- вания ГЗ] Автомобильная цистерна 12] Железнодорожная цистерна 13] Титановый кожухотрубчатый холодильник 12] Теплообменник из стали 12Х18Н10Т 12] Хранилище серной кислоты 16] Хранилище аммиачной воды 12] Кожухотрубчатый холодиль- ник 12]
тоды из тантала, меди, в щелочной — из никеля, углеродистой
стали, широко используют различные аустенитные хромонике-
левые стали, есть сообщения об использовании в качестве ка-
тодов сплавов Ti—Pt, Ti—Та, Ti—Nb [1, 2, 3].
Число и конструкцию катодов выбирают в зависимости от кон-
структивных особенностей технологических аппаратов, подле-
жащих анодной защите. Иногда используют дополнительные ка-
тоды, которые после пассивирования аппаратов удаляют.
Промышленные электроды сравнения
Электроды сравнения (э. с.), применяющиеся при анодной
защите химического оборудования, можно разделить на выносные
и погружные. Выносным может служить любой электрод сравне-
ния, но чаще всего применяют хлорсеребряный и каломельный.
Наряду с серийно выпускаемыми электродами этого типа, напри-
Таблица 5.2
Промышленные электроды сравнения (погружные)
Тип электрода Коррозионная среда/потенциал, В
Ртутио-сульфатный Никель-фосфорный 10 и H2S04/0,60 ± 0,01 (н. в. э.) [ 11 ], растворы гидро- ксиламинсульфата, 404-100°С/0,374-0,38 (н. к. э.) 112] Электролит для химического никелирования, pH 4,5-4- 4-5,5/ — 0,4 ± 0,01 (и. в. э.) 12]
Продолжение табл. 5.1
Тип электрода
Кремниевый
Оксидновисмутовый
Оксидносурьмяный
Оксидноплатиновый
Оксидномолибденовый
Оксиднозолотой
Коррозионная среда/потенциал, Б
Пульпа сложных удобрений (сод. % : до 12 NH4NO3,
10 NH4H2PO4, 10 СаНРО4/—0,58, pH 1; —0,61, pH 5;
—0,48, pH 7; —0,50, pH 10 (н. к. э.) [13]
Растворы аммиака; производственная аммиачная вода
(до 25 % аммиака)/—0,3 ± 0,01 (н. к. э.), pH 12, 20 °C
[2]
Растворы моноэтаноламина/—0,4 ч- 0,05 (н. в. э.) [2]
NaOH, %: 10, 20, 40/—0,105, —0,095, —0,20 (н. в. э.)
Н3РО4, %: 85,95/0,37, 0,34 (н. в. э.) [1]
NaOH, %: 10, 20, 40/—0,55, —0,60, —0,71 (н. в. э.)
Н3РО4, %: 85,95/0,17, 0,20 (н. в. э.) [1]
NaOH, %: 10, 20, 40/—0,105, —0,095, —0,20 (н. в. э.)
Н3РО4, %: 85,95/0,090, 0,16 (н. в. э.) [1 ]
Рис. 5.7. Хлорсеребряный электрод сравнения [1]:
1 — электрический кабель; 2 — соединительная трубка; 3 — фторопластовая вставка;
4 — металлическая втулка; 6 — трубка; 6 — латунный или медный стержень; 7 —
серебряный пруток; 8 — уплотнение (фторопласт); 9 — фторопластовый стакан; 10 —
клорсеребряный электрод.
Рис. 5.8. Датчик выносного электрода сравнения [10]:
1 — винт; 2 — шайба; 3, 9 — гайки; 4 — уплотнительное кольцо; 5 — наконечник»
6 — шланг; 7 — труба; 8 — фланец: 10 — стойка; 11 — крышка; 12 — предохранитель"
иый колпак; 13 — бачок для электролита; 14 — электрод сравнения; 16 — клеммная
коробка; 16 — кабель.
Рис. 5.9. Погружной ртутно-сульфатный электрод сравнения [2]:
/ — опора или гибкий шланг; 2 — корпус (фторопласт); 3 — резиновые прокладки;
4 — платиновая проволока; 5 — ртуть; 6 — паста (HgSO4 + Hg + H2SO4); 7 — про-
питывающийся материал (асбест); 8 — фторопластовая гайка с отверстием 0 5 мм.
Рис, 5.10* Погружной хремниез’гяй электрод срав*
нения 18]:
1 — металлический контактный пруток? 2 — металлкче»
скан контактная спираль; 3 — выточка под спираль; 4 —
кремниевый пруток; 5 — уплогнительяая гайка-штуцер;
б — корпус (тефлон); 7 — отверстие для контакта со сре-
дой; 8 — гайка; 9 •— отверстия для контакта со средой.
мер, для pH-метрии, в практике анодной
защиты используют и специально разработан-
ные э. с. (рис. 5.7). Электродные потен-
циалы таких э. с. практически не отличаются
от рассчитанных по уравнению Нернста.
Выносные электроды сравнения (рис. 5.8)
помещают в отдельный сосуд, находящийся
вне защищаемого оборудования, а. контакт
с промышленной средой осуществляется через
специальный электролитический ключ. Бо-
лее удобными и простыми в эксплуатации
являются погружные э. с, (табл. 5.2), когда электрод непосредст-
венно погружают в промышленную среду внутри защищаемого
оборудования (рис. 5.9. 5.10).
Промышленные регуляторы потенциала
В справочнике описаны только наиболее современные системы
регулирования и поддержания потенциалов при анодной защите.
Подробный перечень типов отечественных и зарубежных серийно
выпускаемых лабораторных потенциостатов можно найти в [1, 14,
15]. Обзор промышленных средств регулирования для анодной:
защиты приведен в [2].
Для одновременной анодной защиты нескольких технологиче-
ских аппаратов применяют а
анодной за щ и т ы.
в т о м а т и ч е с к и е системы
Обзор таких систем дан в 12].
В СССР на многих предприятиях
успешно функционирует автома-
тическая система анодной защиты
«Донец-12» (рис. 5.11). Работу
системы защиты контролируют по
потенциалу защищаемого объекта.
В случае выхода потенциала из
заданных пределов, происходит
Рис. 5.11. Блок-схема автоматической си-
стемы анодной защиты:
1 — блок управления; 2 — обегающее устрой-
ство; 3 — высокоомный преобразователь по-
тенциала; 4 — многоточечный милливольт-
метр; 5 — резервный регулятор потенциала:
6 — блок сигнализации; 7 — логический блок:
РПг, РП21 РП3 — регуляторы потенциала?
Ая, A2f А3 — защищаемые объекты; Кр Кз-
Кя — “катоды; Э,—Эе — электроды сравнения.
автоматическое подключение к объекту резервного регулятора
потенциала. Предусмотрен также ручной перевод защищаемо-
го аппарата на резервный источник тока. Имеется сообщение [2]
о разработке системы СПИКА (системы пассивации и контро-
ля анодной защиты) для одновременной защиты от коррозии че-
тырех технологических аппаратов. Система СПИКА обеспечивает
регулирование заданных потенциалов на всех защищаемых
объектах и автоматический переход на резервный блок регулиро-
вания, плавную установку защитного потенциала и силы выход-
ного тока по каждому объекту независимо. Система состоит из
трех функциональных блоков: блока регулирования потенциалов,
резервного блока регулирования и измерительного блока. Тех-
нические характеристики: блок регулирования — номинальный
ток 6 А при сопротивлении нагрузки не более 5 Ом, максимальный
ток — не более 10 А; диапазон установки защитного потенциала
0—1 В с максимальной погрешностью ± 2%; резервный блок ре-
гулирования — номинальный ток (на каждом защищаемом
объекте) 10 А при сопротивлении нагрузки не более 3 Ом, макси-
мальный ток не более 20 А; измерительный блок — диапазон
контролируемых потенциалов 0—1 В с погрешностью измерений
не более ±2 %; диапазон измеряемых выходных токов на объектах
0—30 А. Выходное сопротивление каждого канала контроля и ре-
гулирования системы не менее 107 Ом; напряжение питания 220 В
±10 %, 50 Гц; потребляемая мощность при номинальном напря-
жении 2 кВ *А; размеры 0,69x0,54x0,4 м; масса 56 кг. Преду-
смотрена возможность подключения к системе СПИКА многото-
чечного потенциометра КСП-4 и цеховой аварийно-предупреди-
тельной светозвуковой сигнализации.
5.3. ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ АНОДНОЙ
ЗАЩИТЫ
Для практического исполнения анодной защиты предвари-
тельно на лабораторной установке снимают анодные поляриза-
ционные потенциостатические кривые, характеризующие анодное
поведение металла в данной среде. По ним определяют диапазон
защитных потенциалов, критическую плотность тока /кр и плот-
ность тока полной пассивации /п. Аппаратурное оформление и
методика снятия поляризационных кривых описаны в [14]. При
высокой электропроводности промышленной среды расположение
катодов в аппарате мало влияет на пассивацию поверхности. При
низкой электропроводности среды, вследствие возникновения боль-
шого градиента потенциала вдоль защищаемой- поверхности, на
определенном расстоянии от катода стенки аппарата остаются
в активном состоянии и подвергаются коррозии, в то время как
вблизи катода потенциал удерживается в области устойчивой
пассивности. Поэтому предварительные сведения о дальнодейст-
вии анодной защиты или ее рассеивающей способности имеют
большое практическое значение. В настоящее время такие рас»
четы выполняют применительно к модели трубопровода. Длина
трубопровода, который может поддерживаться в пассивном состоя-
нии с помощью внешнего катода, определяется по приближенному
уравнению Макарова:
/-п ™ V(£защ — £п) ^?/Р/защ»
где Ln — длина пассивного участка, м; £аащ — поддерживаемый потенциал за-
щиты, В; Еп — потенциал полной пассивации. В; /защ — защитная плотность
тока, А/м2; R — радиус трубопровода, м; р — удельное электросопротивление
среды, Ом-м.
Распределение потенциала по длине трубопровода х при полной
длине L определяется уравнением:
£ж = Еэащ + (р/Л?) /аащ (х2 — 2Lx).
При промышленном осуществлении анодной защиты оборудо-
вания следует выделить пусковой период, когда проводят перво-
начальную пассивацию аппарата, и период эксплуатации. В ста-
ционарных условиях эксплуатации (при неизменных уровне
электролита, тепловом и гидродинамическом режимах) для под-
держания установившегося пассивного состояния поверхности
требуются сравнительно малые защитные токи, которые могут
быть вычислены как произведение плотности тока в пассивном
состоянии (/„) на величину смоченной поверхности. Изменения
условий эксплуатации (при колебаниях температуры, уровня
электролита, состава раствора и т. п.) могут приводить к измене-
ниям защитного тока в широких пределах. Поэтому необходимо
иметь по крайней мере 5—10-кратный запас мощности приборов
защиты по сравнению с потребляемой ими мощностью в стацио-
нарном режиме эксплуатации. Начальная пассивация сразу всей
поверхности защищаемого оборудования требует весьма больших
токов (в несколько сот ампер), поскольку для полной пассивации
активного металла необходимо в течение некоторого времени про-
пускать ток максимальной плотности (/кр). Для снижения пуско-
вого тока до приемлемой величины следует постепенно заполнять
аппарат электропроводящей средой при включенном регуляторе
потенциала, применять низкие температуры, перемещать катод
вблизи защищаемой поверхности, применять среды, способствую-
щие самопассивации металла, использовать конструкции аппара-
тов с коническими или сферическими днищами, т. е. наиболее про-
стой формы, без карманов, конструктивных зазоров и т. п.
С целью иллюстрации конкретных схем и условий анодной
защиты рассмотрим несколько практических примеров ее приме-
нения для аппаратов различного типа [2].
Теплообменник из стали 12Х18Н10Т в емкости с концентриро-
ванной серной кислотой (рис. 5.12). Погружная поверхность
греющего змеевика 0,36 м®. Катод из молибденовой фольги (99,8 %
Мо) площадью поверхности 0,036 м2 был установлен в центре
Рнс. 5.12. Схема греющего жеемчка
с анодной аащнтой:
f — вход пара; 2 — электрод сранне>шя;
3 — изолированный фланец; 4 — выход пара;
3 — изолирующие втулки; ft катод; 7 —
уровень кислоты; Й — змеевки; 9 °- крышка
цистерны»
змеевика. Потенциал измеряли по
отношению ' к ртутно-сульфатному
оксидному э. с. с серной кислотой
(0,5 моль/л) и пересчитывали по
насыщенному каломельному элек-
троду. Режим защиты: £2;ш( =-~
0,4-7-0,45 В (н. к. э.), /эа!Ц =
— 0,1 А/м* при непрерывной по-
ляризации (от потенциостата П4).
При испытаниях была проведена
проверка поддержания пассивного
состояния змеевика с помощью
периодической поляризации от аккумулятора. Во всех случаях
потенциал устойчиво поддерживали в указанной области при
суммарном токе 0,03—0,1 А, скорость коррозии составляла
от 0.07 до 0,2 мм/год. Эффективность защиты: = 2300
в 70%-ной H2SO4 при 120 °C, где К — скорость коррозии стали
12X18HI0T без защиты, ^ащ — то же в условиях защиты.
Автомобильная цистерна из нержавеющей стали для пере-
возки концентрированной серной кислоты (рис. 5.13). Режим за-
щиты: периодическая поляризация от регулятора потенциала.
Длительность включения тока 1—2 с, длительность паузы между
включениями 5—10 мин. Ток поляризации 25—30 А. Результаты
применения анодной защиты (более, чем 40 циклов) показали, что
концентрация железа уменьшилась до 2,5 мг/л для 93 %-ной сер-
ной кислоты и 1,6 мг/л для 99 %-ной; без защиты 10—15 мг/л.
Сборники гидроксиламинсульфата (ГАС) емкостью 22,5 м3
из стали 12Х18Н10Т (рис. 5.14). Катод — труба из стали
06ХН28МДТ диаметром 0,05 м с приваренным с одного торца
диском, которую опускали через люк в крышке сборника и зажи-
Рис. 5.13. Анодная защита автомобильной цистерны:
I — катод: 2 — электрод сравнения; 3 — комплект батарей; 4 — регулятор потей-
«мала.
Рис. 5.14. Анодная защита сборника тдроксиламннсульфата (ГАС):
/ — сборник; 2 — катод; 3 ~ электрод сравнения; 4 — уровнемер; 5 — смотровой люко
мали между фланцами с помощью текстолитовых прокладок.
Конец катода находился ниже трубы для отбора ГАС, поэтому
при нормальной работе сборника он был всегда погружен в раствор
и цепь поляризующего тока не прерывалась. Потенциал поверх-
ности измеряли погружным ртутно-сульфатным электродом срав-
нения (р. с. э.) Электрод сравнения был опущен на дно сборника
через штуцер, расположенный на крышке в непосредственной
близости от боковой стенки. Начальную пассивацию проводили
от специального пассивирующего устройства, обеспечивающего
ток поляризации до 200 А при напряжении 12 В, при постепенном
заполнении сборников гидроксиламинсульфатом. Режим началь
ной пассивации: при увеличении тока пассивации до 90 А потен-
циал менялся от —0,14 до 0,4 В (р. с. э.). ,В дальнейшем до пол-
ного заполнения аппарата потенциал поддерживали постоянным
и равным 0,4 В путем снижения поляризующего тока. При пол-
ностью заполненном сборнике ток был уменьшен до 2 А, что позво-
лило перейти к автоматическому регулированию потенциала.
Для начальной пассивации сразу всей поверхности полностью за-
полненного сборника ГАС требовался кратковременно подавае-
мый ток поляризации до 700 А (от сварочного агрегата). Режим
защиты: £защ = 0,14-0,3 В (р. с. э.) при периодической поляри-
зации от регулятора потенциала периодического действия, ток
поляризации 0,8 А, длительность включения поляризующего тока
1,54-3,5 с, длительность паузы между включениями тока менялась
от 50 с до 25 мин. Эффективность защиты: K/K3SW = 7500, где
К8ащ = 0,0004 г/м2-ч.
Хранилища аммиачной воды емкостью 10 000 м3 из стали СтЗ
(рис. 5.15). Катодами служили восемь вертикальных труб диаме-
Рис. 5.15. Схема анодной защиты хранилищ аммиачной воды:
7 — хранилище; 2 — катод; 3 — втулка (фторопласт); 4 — труба для электрода срав-
нения (12Х18Н10Т); 5 — опоры катодов (12XI8H10T); 6 — гнездо электрода сравнения;
7 — выпрямитель; Я—потенциостат: 5 — катодный вольтметр.
тром 38 мм, длиной 11,7 м из стали 12Х18Н10Т. От хранилища
катоды изолировали фторопластовыми прокладками. Площадь
поверхности катода выбирали из расчета, чтобы на 1 м8 защищае-
мой поверхности приходилось 6-10_г м2 поверхности катода.
Электродом сравнения служил погружной оксидновисмутовый
э. с., помещенный в специальном гнезде вблизи стенки хранилища
на высоте 0,3 м от днища. Для стабилизации потенциала электрода
сравнения (до значения Е = —0,3 ± 0,03 В по н. к. э.) его реко-
мендуется предварительно анодно окислить в рабочем растворе
с pH 12. Без предварительного окисления стабилизация потен-
циала в процессе осуществления защиты наблюдалась только
через 15—16 сут. Начальную пассивацию проводили от выпрями-
телей ВУ-42/70 и ВСА-5А-К при постепенном заполнении храни-
лища аммиачной водой переменной концентрации. Пусковой пе-
риод: после частичного заполнения 4%-ной аммиачной водой,
в которой сталь СтЗ самопассивируется, включали анодную по-
ляризацию, При увеличении тока до 4 А (0,5 мА/м2) потенциал из-
менялся в течение ~6 сут от —0,1 до —0,3 В (н. к. э.). В дальней-
шем (в процессе заполнения хранилища аммиачной водой и
повышения концентрации аммиака до 25 %) потенциал
поддерживали в пределах 0,2-1-0,3 В током 1 А, что позво-
лило перейти к поляризации от регулятора потенциала перио-
дического действия. Пусковой период был завершен в течение
4 недель. Эффективность защиты: K/Kaw = 300, где /Саащ =
= 0,001 мм/год.
5.4. КАТОДНАЯ ЗАЩИТА
В условиях работы оборудования химических производств
использование катодной защиты весьма затруднено из-за высоких
плотностей катодного тока, возможного аномального растворения
большинства технических металлов при катодной поляризации
по химическому механизму, а главное, из-за выделения водорода
на защищаемой поверхности. Последний фактор в случае замкну-
тых аппаратов становится очень важным ввиду высокой взрыво-
опасности смесей водорода с выделяющимся на аноде кислородом,
с воздухом, часто заполняющим газовое пространство аппарата,
а также со многими другими газообразными окислителями. Тем
не менее, в ряде случаев использование катодной защиты воз-
можно при условии обеспечения мер, надежно предотвращающих
взрывоопасные ситуации (требования к циркуляции, сдувкам
и т. д.). Подробный перечень технических средств и технологию
катодной защиты можно найти в [3, 16, 17]. Требования к за-
щите подземных сооружений от коррозии, в том числе к катодной
защите, регламентированы ГОСТ 9.015—79.
Приведем несколько примеров успешной катодной защиты
оборудования [3].
Выпарной аппарат для 50—98 %-ной щелочи из стали 15МоЗ
(толщина стенки 10 мм), плакированный изнутри сплавом LC-N199
(толщина слоя 3 мм) (рис. 5.16). Анод также был выполнен из
Рис. 5.16. Выпарной аппарат для щелочи с катодной защитой:
/ — газовые горелкн; 2 — корпус; 3 — анод; 4 — внешний источник; 5 — стержневой
электрод; 6 — прокладки из эбонита; 7 — втулки (хромоникелевая сталь); 8 — графито-
асбестовое уплотнение; 9 — уплотняющая втулка (стеатит).
Рис. 5.17. Напорный фильтр
высокого давления с катодной
защитой:
1 — аноды; 2 — слой гравия; 3 —
Донная решетка; 4 — измеритель-
ные электроды; 5 — блок питания
от сети.
сплава LC-NI99, посколь-
ку никель в данной среде
при анодной поляризации
пассивируется. Темпера-
тура процесса менялась от
80 до 450‘ С. Поляризацию
осуществляли1 от выпрями-
теля. В зависимости оттемпературы и концентрации щелочи тре-
буемый защитный ток менялся от 160 до 200 А при напряжении
3,5-н5 В По сравнению со сроком службы ранее применявшегося
выпарного аппарата из серого чугуна, выдерживающего около 225
упариваний, применение плакированных никелем резервуаров с
катодной защитой значительно более экономично. Однако и в этом
случае в центре котла на участке шириной 0,5 м наблюдались не-
большие коррозионные разрушения, вероятно, связанные с нару-
шением подвода поляризующего тока из-за опускания уровня
щелочи во время упаривания. Поскольку плакирующий слой
легко подвергается восстановлению, эффективность защиты прак-
тически не нарушается Оценка эффективности защиты по содер-
жанию никеля в среде позволяет считать, что срок службы резер-
вуара до ремонта составит несколько тысяч упариваний.
Стальной напорный фильтр высокого давления для подготовки
сырой воды (рис 5.17). Внутренняя поверхность площадью около
200 м2 имела покрытие из каменноугольного пека и эпоксидной
смолы толщиной около 300 мкм. Длительные испытания этого
покрытия показали, что при потенциале Е — —1,15 В (по медно-
сульфатному э. с.) никаких пузырей под ним не образуется, в то
время как при более отрицательных потенциалах пузыри возни-
кают. Стержневые аноды из платинированного титана длиной
400 или 1100 мм и диаметром 12 мм имели суммарную площадь
активной поверхности 0,11 м2, что позволяло пропускать макси-
мальный ток поляризации до 60 А. После более чем двухлетней
эксплуатации на корпусах семи оборудованных по такой схеме на-
порных фильтров были измерены плотности защитного тока в пре-
делах от 50 до 450 мкА/м2.
Резервуар для хранения обессоленной питательной воды для
паровых котлов из углеродистой стали с внутренним покрытием
из каменноугольного пека и эпоксидной смолы (рис. 5.18). Темпе-
ратура воды 60 °C (электропроводность х = 100 мкСм/см). Резер-
вуар после 10 лет эксплуатации без катодной защиты имел значи-
тельные поражения питтинговой коррозии. Площадь днища и
стен равнялась 64 и 247 м2 соответственно, что отвечало требуе-
9м
Рис, 5Л8. Резервуар питательной so
ды для котлов с катодной защитой:
1 — подвески Для крепления вертикаль-
ных анодов; 2 —- несущий полипропиле-
новый канат; 3 — кабельные вводы в
крышке резервуара; 4 — цинковые элек-
троды сравнения; 5 — вертикальные ано-
ды; 6 — вертикальная труба для защиты
кабеля; 7 — преобразователь; 8 — поли-
пропиленовые стержни; 9 — донный коль-
цевой анод.
мому защитному току около
140 мА. В области дна был за-
креплен кольцевой анод из пла-
тинированного титана, закреп-
ленный на стержнях длиной
0,7 м и подключенный к за-
щитной установке с регулиро-
ванием потенциала. Боковые
стены были защищены тремя
вертикальными анодами также
из платинированного титана,
подключенными к защитным
установкам с постоянной настройкой (без регулирования). Под-
держивающие стержни для крепления анодов были выполнены
из полипропилена, который, в отличие от поливинилхлоридных
держателей, обычно применяемых для холодной воды, может
кратковременно выдерживать температуру до 100 °C. Для кон-
троля и регулирования потенциала в резервуаре были установ-
лены равномерно размещенные четыре электрода сравнения из
чистого цинка. Измеренные сопротивления растеканию тока со-
ставили 6,5 Ом для кольцевого анода длиной 24 м и 8 Ом для
трех вертикальных анодов длиной по 7 м, что соответствовало
расчетным проектным значениям.
Центробежный насос для химической промышленности из
оловянной бронзы G—SnBzlO (рис. 5.19). Рабочее колесо выпол-
нено в виде анода с наложением тока от внешнего источника, при-
чем дополнительный стержневой электрод введен внутрь всасы-
вающего патрубка. Еще один стержневой анод располагается в на-
гнетательном патрубке насоса. Рабочее колесо и стержневые аноды
выполнены из платинированного титана. Вал насоса изготовлен
из сплава CuAlllNi. Подшипники качения электрически изоли-
рованы от неподвижных деталей поливинилхлоридными втулками
и закреплены в требуемом положении подшипниковыми крыш-
ками из твердого полиэтилена. Вал уплотнен сальниковой втулкой
с набивкой, втулка футерована поливинилхлоридом. Грундбукса
сальника также изготовлена из поливинилхлорида. Передача
усилия от электродвигателя обеспечивается через изолирующую
муфту с круговыми зубьями и полиамидной втулкой. Защитный
ток первого контура подводится к рабочему колесу при помощи
Рис» 5.19. Центробежный насос для химиче-
ской промышленности с катодной защитой:
я — общий вид; б — нагнетательный патрубок.
I — бронза; 2 — полипропилен; 3 — сталь; 4 —
политетрафторэтилен; 5 — поливинилхлорид; 6—
рабочее колесо со стержневым анодом из пла-
тинированного титана.
щеток из металлографита (графита с 85 % Ag) и контактных колец
с твердым серебрением через вал. Второй защитный контур для
нагнетательного патрубка питается независимо от первого. Наи-
большая производительность насоса составляет 28 ма/ч при час-
тоте вращения 1450 мин~1. Площадь внутренней поверхности с ка-
тодной защитой составляет 900 см2 (555 см2 кольцевого простран-
ства корпуса +155 смй нагнетательного патрубка + 190 см8 вса-
сывающего патрубка). При нагнетании раствора (0,1 моль/л) НС1
с температурой 50 °C при частоте вращения 1420 мии-1 был достиг-
нут хороший защитный эффект в кольцевом корпусе и всасываю-
щем патрубке при плотности защитного тока 45-4-50 мА/м2 и в на-
гнетательном патрубке при плотности защитного тока 20 мА/м2.
Напряжение в обоих защитных контурах составляло 2,6 В. С по-
вышением частоты вращения рабочего колеса защитный ток резко
увеличивается, поэтому требуемый защитный ток, в зависимости
от среды и условий эксплуатации, целесообразно определять
на самом насосе, причем в качестве результата измерений следует
использовать содержание продуктов коррозии в перекачиваемой
жидкости. При хорошем регулировании защитного тока это со-
держание колеблется в пределах 0,02-4-0,05 мг/л кислоты.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
К главе I
1. Стояновский Т. Н., Макаров Б. А .//Итоги науки и техники: Сер. коррозия
и защита от коррозии. — М.: ВИНИТИ. 1984. Т. 10. С. 224-273.
2. Чемоданов А. Н., Колотыркин Д. MJ/Там же: Сер. Коррозия и за-
щита от коррозии. — М.: ВИНИТИ, 1981. С. 102—154.
3. Рачев X., Стефанова С. Справочник по коррозии: Пер. с болг. — М.: Мир,
1982. 520 с.
4. Коррозия и защита химической аппаратуры/Под ред. А. М. Сухотина. —
Л.: Химия, 1969. Т. 1. 556 .с.
5. Полубоярцева Л. А.. Штерензон А. Л., Рейфер А. А., Комольцев А. Л.П
Зав. лаб. 1975. Т. 41, № 3. С. 316.
6. Фрейман Л. //.//Итоги науки и техники: Сер. коррозия и защита от
коррозии. — М.: ВИНИТИ. 1985. Т.Н. С. 3—71.
7. Кеше Г. Коррозия металлов: Пер. с нем. — М.: Металлургия, 1984. 400 с.
8. Пассивность и коррозия металлов: Сб. тр. ГИПХ/Под ред. А. М. Сухотина. —
Л.: Химия, 1971.
9. Joshizawa S., Takchara ZJ/Tp. Первого советско-японского семинара по
коррозии и защите металлов. —М.: Наука, 1979. С. 244.
10. Рейнгеверц Л'1. Д., Сухотин А. М.//Электрохимия. 1982. Т. 18, № 2. С. 198.
И. Hunkeler F., Bohul Н.П Werkstoffe u. Korrosion. 1981. Bd. 32, № 3. S.
129.
12. Кучин А. А., Обрадович К. А. Оптические приборы для измерения шеро-
ховатости поверхности. —Л.: Машиностроение, 1981. 197 с.
13. Розенфельд И. Л., Жигалова К. А. Ускоренные методы коррозионных испы-
таний металлов. — М.: Металлургия, 1966. 347 с.
14. Sato A.//J. Electrochem. Soc. 1976. V. 123, №8. Р. 1197.
15. Флокс В. ^.//Защита металлов. 1973. Т. 11, № 4. С. 443.
16. Сухотин А. М., Рейнгеверц М. Д.//Защита металлов. 1984. Т. 20, № 3.
С. 426.
17. Маслов В. В., Сухотин А. М., Рейнгеверц М. Д.//Защита металлов, 1984.
Т. 20, № 1. С. 120.
18. Kowaka М., Nagana Н., Kobayashi Т., Harada Л/.//The Sumitomo Search
1976. № 16. P. 64.
19. Drugli J. M., Bardal E.//Corrosion. 1978. V. 34, № 12. P. 419.
20. Мелехин A. K-, Овсянников Б. М.ПЗъъ. лаб. 1971. T. 37, № 7. С. 834.
21. Испытательная техника: Справочник/Под ред. В. В. Клюева.—М.: Машино-
строение. 1982. Т. 2. 560 с.
22. Стеклов О. И. Прочность сварных конструкций в агрессивных средах. —
М.: Машиностроение, 1976. 200 с.
23. Василенко И. И., Мелехов Р. К. Коррозионное растрескивание сталей. —
Киев: Наукова думка, 1977. 260 с.
24. Испытание материалов: Справочник/Под ред. X. Блюменауэра. — М.:
Металлургия, 1979. 447 с.
25. Романы О. Н., Никифорчин Г. Н., Березюк И. А., Рипецкий С. И.ПЗгъ.
лаб. 1976. Т. 42, № 10. С. 1255.
26. Маричек В. AJ/3aniwta металлов. 1983. Т. 19, Ns 5. С.’826.
27. Лунин В. В.. Маричев В. А.//Фнэ.-хим. механика материалов. 1680. Т. 16
J^s 1. С. 23.
28. Безбородко Л. Г.. Панфилов Ю. АЛЗав. лаб. 1979. Т. 45, № 7. С. 665.
29. Маркочев В. М., Бобринский А. П., Кийка В. Л4.//Заа. лаб. 1979. Т. 45*
№ 9. С. 861.
30. Школьник Л. М. Методика усталостных испытаний: Справочник._________М •
Металлургия, 1978. 302 с.
31. Степнов М. Н. Статистические методы обработки результатов механиче-
ских испытаний: Справочник. — М.: Машиностроение, 1985. 232 с.
32. Рябченков А. В., Овсянкин В. В., Бидонов А. П. и др.ИЗяв. лаб. 1973 Т 39
№ 10. С. 1247.
33. Г индии И. А., Погуляй П. А., Стародубов Я. Л., Старолат М. //.//Зав.
лаб. 1975. Т. 41, Ns 2. С. 230.
34. Олейник Н: В , Скляр С. И. Ускоренные испытания на усталость. — Киев:
Наукова думка, 1985. 304 с.
35. Похмурский В. И. Коррозионная усталость металлов. — М.: Металлургия.
1985. 205 с.
36. Северинчик Н. А.. Масник О. Т., Лидчак Е. В.//Зав. лаб. 1979. Т. 45, № 7
С. 655.
37. Руденко В. П., Кацов К- Б., Коваленко В. И. и йр././Физ.-хим. механика
материалов. 1980. Т. 16, № 1. С. 119.
38. Аистов А С.//Зав. лаб. 1975. Т. 41, № 1. С. 108.
39. Усталость .металлов. — М.: Изд-во АН СССР, 1960. 159 с.
40. Биргер И. А., Косилевич Г. Б. Резьбовые соединения. — М.: Машинострое-
ние. 1973. 256 с.
41. Трощенко В. Т. Усталость н неупругость металлов. — Киев: Наукова думка
1971. 266 е.
42. Гуляев В. Е., Строев В. С., Сидлин 3. А. и др.'/Защнта металлов. 1978.
Т. 14, № 1. С. 15 -19.
43. Шаповалов 3. У.//Зашита металлов. 1984. Т. 20. Ns 2. С- 314.
44. Томашов Н. Д., Чернова Г. П., Руттен Л1. ^.//Защита металлов. 1982,
Т. 18, № 6. С. 850.
45. Синявский. В. С., Вальков В. Д., Будов Г. М. Коррозия и защита алюминие-
вых сплавов. — М.: Металлургия, 1979. 224 с.
46. Юрченко Юг Ф., Агапов Г. И. Коррозия сварных соединений в окислитель-
ных средах. — М.: Машиностроение, 1976. 150 с.
47. Бобылев А. В. Коррозионное растрескивание латуни. — М.: Металлург-
издат, 1955. 127 с.
48. Княжева В. М.//Итоги науки и техники: Сер. Коррозия и защита от кор-
розии. Т. 11. — М.: ВИНИТИ, 1985. С. 72—102.
49. Княжева В. М. Межкристаллитная коррозия.//Новые достижения в области
теории и практики противокоррозионной защиты. — М.: Наука, 1981,
С. 49—71.
50. Чигал В. Межкристаллитная коррозия нержавеющ их сталей /Под ред.
Б. В. Строкана. — Л.: Химия, 1969. 231 с.
51. Колотыркин Я- М., Княжева В. М //Итоги науки и техники: Сер. Корро-
зия и защита от коррозии. Т. 3. — М.: ВИНИТИ, 1974. С. 5—83.
52. Cihal V., Furychova J., Kubelka J.!f Werkstoffe u. Korrosion. 1976. V. 27.
P. 782.
53. Левин И. А., Беликова И. Г.//Зав. лаб. 1963. Т. 29. С. 180.
54. Медведева Л. А., Княжева В. М., Колотыркин Я- М., Бабич С. Г.Л'Защита
металлов. 1975. Т. И, Ns 6. С. 699—705.
55. Томашов Н. Д., Доронин В. М., Маркова О. И. и йр.//3ащнта металлов.
1975. Т. 11, Ns 3. С. 290—295.
56. Томашов Н. Д-, Маркова О. Н., Сидоркина Ю. С.„ Бекоева Г. //.//Защита
металлов. 1983. Т. 19, Ns 5. С. 740—744.
57. Хакл Л., Мюллер Г., Хорват Й. и йр.//Науч.-те.хи. конф. СЭВ по проблеме:
Разработка мер защиты металлов от коррозии: Тез. докл. Вып. IV. — М.,
1971. С. 126—128.
58. Шаповалов Э. Т., Андрушова Н. В.//Защнта металлов. 1983. Т. 19» № 'I.
С. 329—332.
59. Чернова Г. П., Руттен М. Томашов И. //.//Коррозия н защита в иефте
газовой промышленности. 1979. Ns 8. С. 3.
60. Шапиро Л. А., Княжева В. М., Ламин А. Б. и дрЛЗаи. лаб. 1976. Т. 42.
№ 12. С. 1472—1475.
61. Шапиро Л. А., Княжева В. М., Северина Л. С. и dp.ll3am.ma металлов.
1980. Т. 16. Ns 3. С. 372—377.
62. Kolotyrkin Ya. М., Knyavhova V. M./ilnt. Eiectrochem. Soc. 31-si Meeting:
Extended Abstracts, v. 2. Venice, 1980. P. 852—855.
63. Княжева В. At., Шапиро Л. А., Анисимов E. H. и dp.//Новые разработки
коррозионностонких сталей и методов их исследований и испытаний’ Тез.
докл. науч.-техн. конф. —Челябинск, 1981. С. 25-—31.
64. Беликова И. Г., Родичева Е. Л., Петрова Т. В., Лебедев Б. В.//Новые мате-
риалы и защита от коррозии.: Сб. науч. тр. НИИХИММАШ. — М.„ 1982.
С. 137— 114.
65. Сидоркина Ю. С., Бекоева Г. П., Зинченко Н. Г//Защита металлов. 1983.
Т. 19, № 3. С. 496—498.
66, Масин М. At., Княжева В. М., Медведев Л. А. и dp.//Защита металлов.
1979. Т. 15, Ns 3. С. 303—308.
67. Цинман А. И., Дегтярева В. К.. Нейман Н: С. и dp.//Защита металлов.
1970. Т. 6, Ns 4, С. 475—478.
68. Цинман А. И., Кузуб В. С., Нейман Н. С.//Зав. лаб. 1968. Т. 34, № 10.
С. 1203—1206.
69. Фокин М. Н., Петровская В. А., Николаева Г. Н.//Защита металлов. 1977.
Т. 13, Ns 1. С. 71—75.
70. Томашов Н. Д., Чернова Г. П., Руттен М. //.//Защита металлов. 1982.
Т. 18. Ns 6. С. 850—858.
71. Cihal V.//Corros. Sci. 1980. V. 20. Р. 737—744.
72. Clarke W. L., Carlson D. C.//Mater, Perform. 1980. V. 19. P. 16 -23.
73. Томашов H. Д., Маркова О, H., Чернова Г. П. и dp.l/Сгалъ. 1979. Ns 7.
С. 549—550.
74. Томашов Н. Д., Маркова О. Н., Тавадзе Л. Ф. и др.//3ащита металлов. 1983.
Т. 19, Ns 1. С. 168—172.
75. Lee J. B.//Corros. and Corros. Prot.: Proc. Int. Symp. Honor. Prof. H. H. Uhlig
75-th Birthday. V. 81-8.—Colorado: Electrochem. Soc., 1981. P. 201—212.
76. Пат. 9918—54 (Яп.), 1969.
77. Новак П., Чигал B.//Kovove Mater. 1983. Т. 21, Ns 4. С. 461.
78. Коваленко А. Н., Никифорова В. М.„ Рябченков А. В.//Корроз'нонностойкие
материалы для энергетического машиностроения: Тр. ЦНИИТМАШ. Вып.
143. — М., 1978. С. 18—22.
79. Валикова И. Г., Петрова Т. В., Лебедев Б. В.//Защита металлов. 1979. Т. 15,
Ns 4. С. 502—505.
80. Краснощеков М. М.ПЗат лаб. 1975. Т. 41, Ns I. С. 111.
81. Уотерхауз Р. Б. Фреттинг-коррозия. —Л.: Машиностроение. 1976.
250 с.
82. Виноградов В. Н., Бирюков В. И., Назаров С. И., Червяков И. 2>.//Зав. лаб.
1979. Т. 45, Ns 8. С. 767.
83. Эрозия/Под ред. К. Прис.: Пер. с англ. — М.: Мир, 1982. 464 с.
84. Коррозия конструкционных материалов в жидких щелочных металлах
Под ред. Б. А. Невзорова. —М.: Атомиздат, 1977. 262 с.
85. Шатинский В. Ф., Штыкало И. Г.//Физ.-хим. механика материалов. 1974.
Т. 10, Ns 2. С. 90.
86. Алексеев В. К-, Перельман Р. Г., Денисов Ю. Д.//Фнз.-хим. механика ма-
териалов. 1980. Т. 16, Ns 2. С. 83.
87. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материа-
лов, Т. Ill/Под ред. В. И. Паншина, Б. В. Перова, Я- М. Шарова. — М.:
Машиностроение, 1973. 284 с.
88. Карякина Af. И. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных
материалов и покрытий. — М.: Химия, 1977. 239 с.
89. Приборы для неразрушающего контроля изделий и материалов: Номенкла-
туриый каталог. — М.: ЦНИИТЭИПриборостроения, 1983.
90. , Неразрушающий контроль металлов и изделий: Справочник/Под ред. С. Г. Са-
мойловича. — М.: Машиностроение, 1976. 456 с.
К главе 2
1. Вертикальные стальные сварные аппараты с перемешивающими устрой-
ствами: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1978.
2. Герметичные аппараты с экранированным .электроприводом перемешива-
ющего устройства: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1983.
3. Колонные аппараты: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1978.
4. Стандартные кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего назначе-
ния: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1982.
5. Стальные спиральные теплообменники: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефте-
маш, 1976.
6. Пластинчатые теплообменники: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1974.
7. Роторные пленочные испарители: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш,
1976.
8. Оборудование для тонкого измельчения: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефте-
маш, 1980.
9. Оборудование для смешения сыпучих и пастообразных материалов: Ката-
лог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1978.
10. Объемные питатели: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1984.
11. Грануляторы химических продуктов: Каталог.—М.: ЦИНТИхимнефте-
маш, 1978.
12. Сушильные аппараты и установки: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш,
1975.
13. Промышленные центрифуги: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1979.
14. Промышленные жидкостные центробежные сепараторы: Каталог.—М. :
ЦИНТИхимнефтемаш, 1984.
15. Химико-технологическая аппаратура с использованием физических методов
интенсификации процессов: Каталог. — ДА.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1983.
16. Аппараты с вихревым слоем: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1984.
17. Аппараты с псевдоожиженным слоем: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефте-
маш, 1982.
18. Емкостные стальные сварные аппараты: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефте-
маш, 1982.
19. Емкостные сварные аппараты из алюминия: Каталог. — М.: ЦИНТИхнм-
нефтемаш, 1980.
20. Фильтры для жидкостей: Каталог.—М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1974.
21. Химическая малогабаритная аппаратура со взрывозащищенным электро-
обогревом: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1979.
22. Центробежные горизонтальные и вертикальные химические насосы с про-
точной частью из металла: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1981.
23. Центробежные погружные химические насосы: Каталог. — М.: ЦИНТИ-
химнефтемаш, 1984.
24. Центробежные консольные насосы унифицированного ряда: Каталог. —
М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1984.
25. Центробежные грунтовые насосы: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш,
1980.
26. Центробежные герметичные электронасосы: Каталог. — М.: ЦИНТИхнм-
нефтемаш, 1980.
27. Осевые химические насосы типа ОХГ: Каталог.—М.: ЦИНТИхимнефте-
маш, 1985.
28. Осевые вертикальные насосы: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1983.
29. Дозировочные насосы и агрегаты: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш,
1985.
30. Поршневые насосы я электронасосные агрегаты общепромышленного при-
менения: Каталог. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1982.
31. Поршневые паровые насосы: Каталог.—М.: ЦИНТИхнмнефтемаш, 1982.
32. Защита строительных конструкций и технологического оборудования от
коррозии: Справочник строителя. — М.: Стройиздат, 1981. 254 с.
33. Конструкционные полимерные материалы в противокоррозийной технике:
Обзорн. ннф.: Сер. Специальные строительные работы. —М.: ЦБНТИМин-
монтажспецстрой, 1974. 52 с.
34. Северов Г. Ф., Посысоева А. П., Литвиненко А. Ф.ИХны. и нефтехим. ма-
шиностроение. 1982. № 4. С. 9—10.
35. Альперин В. И., Корольков И. В., Мотавнин А. В. Конструкционные стекло-
пластики. — ЛА.: Химия, 1979. 358 с.
36. Связующие для стеклопластиков: Обзорн. инф — М.: НИИТЭХИМ, 1983.
39 с.
37. Полинский М. И., Фрейдина 3. И., Наумец В. Н. и др.//Тез. докл. Всес.
конф. «Защита от коррозии в химической промышленности». — Черкассы:
НИИТЭХИМ, 1985. С. 78—79.
38. Кургузов В. И., Шубин В. Б., Максименко Е. В.//Чез. докл. Всес. конф.
«Защита от коррозии в химической промышленности». — Черкассы.: НИЙ-
ТЭХИМ, 1985. С. 37—38.
39. Трубы и соединительные детали из термопластов: Каталог. — Черкассы:
НИИТЭХИМ, 1985. 39 с.
40. Колчинский Ю. П. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов
из неметаллических материалов. — М.: Стройиздат, 1985. 207 с.
41. Коломиец В. И., Кутовой В. В., Ефременко И. П., Митина Г. И.//Тез.
докл. Всес. конф. «Защита от коррозии в химической промышленности». —
Черкассы: НИИТЭХИМ, 1985. С. 116—117.
42. Соколов В. Л., ЧекулаеваЕ. И. Производство футеровочных, гуммировочных,
фаолитовых и лакокрасочных работ. — М.: Высшая школа, 1982. 142 с.
43. Использование бипластмасс для изготовления аппаратуры и газоходов. Ин-
форм. листки № 262, 263, 264. — Челябинск: ЦБНТИ, 1978.
К главе 3
1. Защита строительных конструкций и технологического оборудования от
коррозии: Справочник строителя. —М.: Стройиздат, 1981. 254 с.
2. Чекулаева Е. И., Жолудов В. С., Радзевич В. Э., Соколов В. А. Защита строи-
тельных конструкций и химической аппаратуры от коррозии. — М.: Строй-
издат, 1980. 158 с.
3. Инструмент, машины, механизмы и приспособления, применяемые для
выполнения противокоррозийных работ: Каталог-справочник. — М.:
ЦБНТИ, 1981. 67 с.
4. Войтович В. А.//Тез. докл. Всес. конф. «Защита от коррозии в химической
промышленности». — Черкассы: НИИТЭХИМ, 1985. С. 104-105.
5. Степанов Р. Д., Илюхин А. Ф. Расчет футерованных аппаратов.—М.:
Машиностроение, 1983. 300 с.
6. Инструкция по применению фасонной кислотоупорной керамики для защиты
технологического оборудования и строительных конструкций предприятий
химической промышленности. — М.: ЦБНТИ, 1980. 76 с.
7. Воробьева Г. Д. Коррозийная стойкость материалов в агрессивных средах
химических производств. —М.: Химия, 1975. 815 с.
8. Хрусталев Н. В., Антропов А. С., Соколова Л. А. Неметаллические мате-
риалы для борьбы с коррозией. — Челябинск: Южно-Уральское издатель-
ство, 1983. 32 с.
9. Чекулаев А. П., Соламатов В. И., Фиговский О. Л. Химически стойкие фе-
нольные замазки и мастики для футеровочных работ: Обзорн. инф. — М.:
ЦБНТИ, 1983. 18 с.
10. Чекулаев А. П., Мартынов О. М., Фиговский О. Л., Богданов В. //.//Проти-
вокоррозийные работы в строительстве. 1983. № 2. С. 27—28.
11. Противокоррозийная защита штуцеров футерованных аппаратов и соору-
жений: Обзорн. инф. — М.: НИИТЭХИМ, 1978. 35 с.
12. Противокоррозийная защита люков футерованных аппаратов и сооружений:
Обзорн. инф. — М.: НИИТЭХИМ, 1979. 20 с.
13. Инструкция по выполнению хнмзащитных набот митлл..
свинцом. - Черкассы: НИИТЭХИМ, 1985 42 с ° вкладки листовым
14. Барышенко В. С.//Против о кор роз и иные работы в строительстве 1982 № 1
С. 6—7.
15. Шемердяк Б. М., Марусян Р.АГуцал П. ^//Противокоррозийные работы
в строительстве. 1983. № 1. С. 26—27.
16. Соломатов В. И. Технология полимербетонов и армополимербетонных из-
делий. — М.: Стройиздат, 1984. 141 с.
17. Силикатополимеры и их применение в антикоррозийной технике- Обзопн
инф. — М.: НИИТЭХИМ, 1977. 35 с. ’ 1 2
18. Нянюшкин Ю. И. Защита сооружений и армированных конструкций моди-
фицированными композициями на основе жидких стекол: Обзора ин* _________
М.: НИИТЭХИМ, 1983. 38 с.
19. Механизированная технология выполнения противокоррозийной защиты ч
сооружений силикатополимеррастворными составами: Обзорн. инф. —• М •
НИИТЭХИМ, 1982. 33 с.
20. Гуммированное химическое оборудование: Каталог. — М.: ЦИНТИхим-
нефтемаш, 1984. 23 с.
21. Опыт гуммирования жидкими эбонитовыми составами: Обзорн. инф. —
М.: НИИТЭХИМ, 1984. 15 с.
22. Инструкция по применению жидких эбонитовых составов для защиты хими-
ческой аппаратуры и оборудования от коррозии. — Черкассы: НИИТЭХИМ,
1983. 23 с.
23. Рязанова М. П., Шитов В. С., Лабутин А. Г.//Лакокрас. матер, и их при-
менение. 1984. № 3. С. 20—21.
24. Липкин А. /И., Коваленко Г. А., Гончаров Т. П., Майзелис Б. Д.//Каучук
и резина. 1985. № 2. С. 5—6.
25. Федоренко Г. В., Добролюбов В. В., Фиговский О. Л., Чеховский С. В.//Тез.
докл. Всес. конф. «Защита от коррозии в химической промышленности». —
Черкассы: НИИТЭХИМ, 1985. С. 138—139.
26. Рейбман А. И. Защитные лакокрасочные покрытия в химических произ-
водствах. 5-е изд. —Л.: Химия, 1982. 327 с.
27. Антикоррозийная защита зданий, сооружений и оборудования в сильно-
агрессивных средах: Обзорн, инф. — М.: ЦБНТИ, 1983. 35 с.
28. Рекомендации по применению лакокрасочных материалов для антикорро-
зионной защиты оборудования и строительных конструкций, эксплуатируе-
мых в агрессивных средах. — М.: ЦБНТИ, 1981. 28 с.
29. Емельянов Ю. В., Строчксва Е. М., Фокин М. Я.//Лакокрас. матер, и их
применение. 1981. № 5. С. 31—33.
30. Ратников В. Н., Шевелева Л. Г.1/Тез. докл. Всес. конф. «Защита от кор-
розии в химической промышленности». — Черкассы: НИИТЭХИМ, 1985.
С. 55—56.
31. Виноградов А. В , Морозов В. Н.НТез. докл. Всес. конф. «Защита от кор-
розии в химической промышленности». — Черкассы: НИИТЭХИМ, 1985.
С. 11—12.
32. Защитные покрытия и футеровки на основе термопластов/Л/улин Ю. А.,
Паншин Ю. А., Бугоркова Н. А., Двзина А. Е. —Л.: Химия, 1984.
176 с.
33, Химическая стойкость плавких фторопластов в агрессивных средах произ-
водства катионитов: ЭИ. — М.: НИИТЭХИМ, 1984.
34. Кривоносенко И. В., Царьков Г. А. Листовые материалы из полипропилена
для антикоррозийной защиты емкостей аппаратуры; ЭИ — М.: НИИТЭ-
ХИМ, 1983.
К главе 4
1. Антропов Л. И., Макушин Е. М., Панасенко В. Ф. Ингибиторы коррозии
металлов. —Киев: Техника, 1981. 182 с.
2. Розенфельд Л. И. Ингибиторы коррозии. — М.: Химия, 1977. 362 с.
3. Алцыбеева А. И., Левин. С. 3. Ингибиторы коррозии металлов: Справочник. —
Л.: Химия, 1968. 262 с.
4. Робинсон Д. С. Ингибиторы коррозии/Пер. с англ. — М.: Металлургия,
1983. 270 с.
К главе 5
1» Riggs О. L., Locke С. Е. Anodic Protection. Theory and Practice in the Pre-
vention of Corrosion. — N.—Y.: Plen. Publ. Corp., 1981. 284 p.
2. Кузуб В. С. Анодная защита металлов от коррозии. — М.: Химия, 1983.
184 с.
3. Бэкман В., Швенк В. Катодная защита от коррозии: Справочник: Пер.
с нем. — М.: Металлургия, 1984. 496 с.
4. Колотыркин Д. М., Княжева В. /И.//Д<ФХ, 1956. Т. 30, вып. 9. С. 1990—
2002.
5. Колотыркин Д. Л4., Княжева В. M.l/У.нм. пром. 1963. № 1. С. 40—47.
6. Колотыркин Д. М., Княжева В. М./1Х.КМ. пром. 1963. № 2. С. 81—87.
7. Томашов И. Д., Чернова Г. П. Пассивность и защита металлов от корро-
зии.— Мл’Наука, 1965. 208 с.
8. Макаров В. Л.//Итоги науки и техники: Сер. Коррозия и защита от корро-
зии. М.: ВИНИТИ, 1974, т. 3. С. 84—132.
9. Neufeld Williamson R. C.//Corros. Sci. 1965. V. 5, № 9. P. 605—612.
10. Алхазишвили T. M., Долидзе В. А., Калшпцев P. К. и др.//Защита метал-
лов. 1972. Т. 8, № 6. С. 742—744.
11. Колотыркин Д, М., Макаров В. А., Новаковский В. М. и бр.//Защита метал-
лов. 1971. Т. 7. № 6. С. 722—725.
12. Кузуб В. С., Макаров В. А., Цинман А. И. и др.//Защита металлов. 1968.
Т. 4, № 4. С. 362—366.
13. Ку'^уб В. С., Маковей>Г. Л.//Защита металлов. 1974. Т. 10, № 4. С. 437—440.
14. Фрейман Л. И., Макаров В. А., Брыксин И. Е. Потенциостатические методы
в коррозионных исследованиях и электрохимической защите. —Л.: Химия,
1972. 240 с.
15. Речниц Г. А. Электроанализ при контролируемом потенциале.—Л.: Хи-
мия, 1967. 104 с.
16. Защита металлических сооружений от подземной коррозии: Справочник/
Спгрижевский И. В., Зиневич А. М., Никольский К. К. и др. 2-е изд., пер.
и доп. —М..‘ Недра, 1981. 293 с.
17. Рекомендация по защите от коррозии и обрастания оборудования и метал-
лических конструкций гидросооружений ГЭС. — Л.: ВНИЙГ им. Б. Е. Ве-
денеева, 1982. С. 75—162.