Материалы, устойчивые к воздействию температуры и рабочей среды
Жаростойкие, жаропрочные и коррозионно – стойкие материалы.
Коррозионно – стойкие (нержавеющие) стали – это стали, которые противостоят электрохимической коррозии. Они содержат не меньше 13% хрома, а так же могут содержать никель.
Виды сталей
1. хромистые стали – 08Х13, 12Х13, 30Х13,12Х17, 15Х25Т, 15Х28.
2. хромоникелевые стали – 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 17Х18Н9, 12Х17Г9АН14, 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т.
Применение нержавеющих сталей.
1. Хирургические инструменты.
2. Оборудование химической, пищевой, лёгкой промышленности.
3. Ёмкости для хранения агрессивных сред.
4. Детали судов и самолётов.
Жаростойкость – это способность сопротивляться коррозии при высоких температурах.
Жаростойкие стали содержат хром, никель, алюминий, кремний, а так же повышению жаростойкости способствует полировка поверхности.
Марки: 15Х6СЮ, 40Х9С2,30Х13Н7С2.
Применение жаростойких материалов
1. Детали двигателей, газовых турбин.
2. Теплообменники.
Жаропрочность – это способность материалов сопротивляться разрушению при высоких температурах.
Повышению жаропрочности способствует хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий.
Виды жаропрочных материалов
Стали 15ХМ, 12Х1МФ, 20Х3МВФ, 18Х12ВМБФР, 15Х12ВНМФ, 09Х14Н16Б, 45Х14Н14В2М, 40Х12Н8Г8МФБ, 40Х15Н7Г7В2МС, 10Х11Н23Т3МР.
Сплавы на никелевой основе ХН77ТЮР, ХН70ВМТЮ
Применение жаропрочных материалов
1. Оборудование для переработки нефти.
2. Детали паровых турбин и турбокомпрессоров.
3. Детали реактивных двигателей.
4. Детали котлов и топок.
Сплавы никеля.
Никель – это метал серебристого цвета с температурой плавления 1455оС.
Свойства никеля
1. Высокая жаропрочность и коррозионная стойкость.
2. Высокая пластичность.
Марки технического никеля: Н0, Н1, Н2, Н3, Н4.
Применение никеля
1. Оборудования химической и пищевой промышленности.
2. Детали газовых турбин.
3. Электровакуумная техника.
Сплавы никеля
1. Жаростойкие ХН60ВТ, ХН70Ю применяют для деталей турбин.
2. Сплавы с высоким омическим сопротивлением Х15Н60, Х20Н80 применяют для электронагревательных элементов.
3. Жаропрочные сплавы: ХН70ВМТЮ, ХН77ТЮР применяют для различных деталей турбин.
4. Кислотостойкие сплавы Н60М20, Н65М27 обладают коррозионной стойкостью в серной и соляной кислотах и применяются для химической аппаратуры.
Неметаллические материалы
Виды неметаллических материалов
1. Пластмассы.
2. Резина.
3. Стекло и ситаллы.
4. Древесина.
5. Лакокрасочные материалы.
6. Керамика.
7. Жидкие кристаллы.
Основой большинства неметаллических металлов являются полимеры – вещества, состоящие из макромолекул. Полимеры бывают: натуральные и синтетические, органические и неорганические, аморфные и кристаллические, термопластичные и термореактивные. По формуле молекул полимеры бывают линейные, разветвлённые, ленточные, сетчатые.
Пластмассы.
Пластмассами называют искусственные материалы, получаемые на основе органических полимерных связывающих веществ.
Состав пластмасс
1. Связующее вещество (синтетические смолы).
2. Наполнители.
а) Порошкообразные – древесная мука, графит, тальк.
б) Волокнистые – стекловолокно, асбоволокно.
в) Слоистые – ткани, бумага.
г) Газы – воздух или азот.
Виды пластмасс
I. По составу:
1. Простые (состоят только из связующего вещества)- полиэтилен, полипропилен.
2. Сложные – пенопласты, текстолиты, волокнисты, карболиты.
II. По характеру связывающего вещества:
1. Термопластичные – полиэтилен, полипропилен, органическое стекло, пенопласт.
2. Термореактивные – гетинакс, стеклотекстолит, асбоволокнит и др.
III. По назначению:
1. Силовые – конструкционные, антифрикционные, электроизоляционные.
2. Несиловые – прозрачные, декоративные, химически стойкие.
Свойства пластмассы
1. Низкая электропроводность.
2. Достаточно высокая механическая прочность.
3. Гибкость.
4. Химическая стойкость.
5. Газо и водонепроницаемость.
Применение пластмасс
1. Детали и корпуса механизмов.
2. Ёмкости и посуда.
3. Элекроизоляция проводов.
4. Отделочные материалы.
5. Прокладки.
6. Трубы и шланги.
7. Плёнки.
Резина.
Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками.
Состав резин
Каучук – полимер, имеющий линейное или слаборазветвлённое строение. Молекулы каучука имеют зигзагообразную форму, благодаря чему обладают высокой эластичностью.
Вулканизирующие вещества – сера, селен, перекиси, которые упрочняют резину, связывая между собой молекулы каучука и образуя с ними пространственную сетку. При содержании серы более 30% образуется твёрдое вещество – эбонит.
Противостарители (антиоксиданты) – парафин, воск, альдоль – препятствуют окислению.
Пластификаторы – парафин, вазелин, стеариновая кислота, растительные масла- для повышения эластичности.
Наполнители – мел, тальк, барит, сажа – для повышения износостойкости и удешевления.
Красители.
Свойства резин
Высокая эластичность.
Водо и газонепроницаемость
Невысокая плотность
Низкая электропроводность
Химическая стойкость
Высокая износостойкость
Виды резин
Резины общего назначения используют для изготовления шин, ремней, рукавов, транспортёрных лент, изоляции кабелей, бытовых и медицинских изделий.
Резины специального назначения.
а) Маслобензостойкие резины используют для производства шлангов, прокладок, манжет и др.
б) Теплостойкие резины используют для изделий, работающих при повышенных или пониженных температурах.
в) Износостойкие резины применяют для шин, обуви, транспортёрных лент.
г) Электротехнические резины применяют для электроизоляции и экранирования кабелей.
Лакокрасочные материалы.
Лакокрасочные материалы после высыхания образуют плёнку, называемую покрытием. Они предназначены для защиты металлов от коррозии, древесины от гниения, для придания декоративного вида и электроизоляции.
Состав лакокрасочных материалов
1. Плёнкообразующие вещества – смолы, растительные масла.
2. Растворители – скипидар, спирты, ацетон и др.
3. Пластификаторы.
4. Отвердители.
5. Красители.
6. Наполнители.
Виды лакокрасочных материалов
1. Лаки.
2. Эмали.
3. Краски.
4. Грунты.
5. Шпатлёвки.
Неорганическое стекло.
Неорганическое стекло – это затвердевший расплав оксидов кремния, фосфора, бора, германия. Эти оксиды образуют неправильную пространственную сетку, т.е. стекло имеет аморфное строение. Для придания стеклу определённых свойств в него добавляют оксиды алюминия, железа, натрия, калия, лития, бериллия и другие.
Стекло имеет аморфное строение, которое представляет собой неправильную пространственную сетку из стеклообразующих молекул SiO2, P2O5 и др. Основой для производства неорганического стекла является кварцевый песок, в который могут добавляться другие минералы (магнезит, известь, железняки, хромиты и др.).
Свойства стекла.
1. Светопрозрачность.
2. Высокая хрупкость.
4. Высокая твёрдость.
5. Высокая химическая стойкость.
Виды стекла по назначению
1. Технические – оптические, светотехнические, химико-лабораторные, приборные, транспортные.
2. Строительные – оконные, витринные, стеклоблоки.
3. Бытовые – посуда, зеркала.
Керамика.
Керамика -это неорганический материал, полученный из отформованных минеральных масс в процессе высокотемпературного обжига. Керамику изготавливают из различных сортов глины, корунда, магнезита, извести и других минералов.
Свойства керамики
1. Высокая твёрдость
2. Высокая химическая стойкость
3. Высокая жаропрочность.
Виды керамических изделий
1. Посуда и санитарно-технические изделия из форфора или фаянса.
2. Кирпич для строительства и огнеупорной футеровки печей.
3. Химическая посуда и оборудование химической промышленности
4. Режущий и абразивный инструмент.
Сверхтвердые материалы бесплатно рефераты
{“thumb_default_size”:”160×220″,”thumb_ac_size”:”80×110″,”isPayOrJoin”:false,”essayUpload”:true,”site_id”:4,”autoComplete”:false,”isPremiumCountry”:false,”userCountryCode”:”RU”,”logPixelPath”:”//www.smhpix.com/pixel.gif”,”tracking_url”:”//www.smhpix.com/pixel.gif”,”cookies”:[],”userType”:”member_guest”,”ct”:0,”ndocs”:”400.000″,”pdocs”:””,”cc”:”10_PERCENT_1MO_AND_6MO”,”signUpUrl”:”/join.php”,”joinUrl”:”/join.php”,”payPlanUrl”:null,”upgradeUrl”:”/contribuir?newuser=1″,”freeTrialUrl”:null,”showModal”:null,”showModalUrl”:null,”joinFreeUrl”:”/contribuir?newuser=1″,”section”:”search”,”analytics”:{“googleId”:”UA-18439311-1″}}
Химически стойкие материалы для защиты
Химически стойкие материалы для защиты
строительных конструкций от коррозии
Коррозия металла и бетона
Широкое применение новых высококачественных материалов и повышение
долговечности конструкций за счет проведения противокоррозионной защиты –
одна из важных народнохозяйственных задач. Практика показывает, что только
прямые безвозвратные потери металла от коррозии составляют 10…12% всей
производимой стали. Наиболее интенсивная коррозия наблюдается в зданиях и
сооружениях химических производств, что объясняется действием различных
газов, жидкостей и мелкодисперсных частиц непосредственно на строительные
конструкции, оборудование и сооружения, а также проникновением этих агентов
в грунты и действием их на фундаменты. Основной задачей, стоящей перед
противокоррозионной техникой, является повышение надежности защищаемого
оборудования, строительных конструкций и сооружений. Это должно
осуществляться за счет широкого применения высококачественных материалов, и
в первую очередь эпоксидных смол, стеклопластиков, полимерных подслоечных
материалов и новых герметиков.
Коррозия : процесс разрушения материалов вследствии химических или
электрохимических процессов. Эрозия – механическое разрушение поверхности.
По характеру самого процесса коррозию разделяют на две основные группы :
химическую и электрохимическую. Химическая коррозия протекает в
неэлектролитах – жидкостях, не проводящих электрического тока и в сухих
газах при высокой температуре. Электрохимическая коррозия происходит в
электролитах и во влажных газах и характеризуется наличием двух параллельно
идущих процессов: окислительного (растворение металлов) и
восстановительного (выделение металла из раствора).
По внешнему виду коррозию различают: пятнами, язвами, точками,
внутрикристаллитную, подповерхностную. По характеру коррозионной среды
различают следующие основные виды коррозии: газовую, атмосферную,
жидкостную и почвенную.
Газовая коррозия происходит при отсутствии конденсации влаги на
поверхности. На практике такой вид коррозии встречается при эксплуатации
металлов при повышенных температурах.
Атмосферная коррозия относится к наиболее распространенному виду
электрохимической коррозии, так как большинство металлических конструкций
эксплуатируются в атмосферных условиях. Коррозия, протекающая в условиях
любого влажного газа, также может быть отнесена к атмосферной коррозии.
Жидкостная коррозия в зависимости от жидкой среды бывает кислотная,
щелочная, солевая, морская и речная. По условиям воздействия жидкости на
поверхность металла эти виды коррозии получают добавочные характеристики: с
полным и переменным погружением, капельная, струйная. Кроме того по
характеру разрушения различают коррозию равномерную и неравномерную.
Бетон и железобетон находят широкое применение в качестве
конструкционного материала при строительстве зданий и сооружений химических
производств. Но они не обладают достаточной химической стойкостью против
действия кислых сред. Свойства бетона и его стойкость в первую очередь
зависит от химического состава цемента из которого он изготовлен.
Наибольшее применение в конструкциях и оборудовании находят бетоны на
портландцементе. Причиной пониженной химической стойкости бетона к действию
минеральных и органических кислот является наличие свободной гидроокиси
кальция (до 20%), трехкальциевого алюмината (3CaO(Al2O3) и других
гидратированных соединений кальция.
При непосредственном воздействии кислых сред на бетон происходит
нейтрализация щелочей с образованием хорошо растворимых в воде солей, а
затем взаимодействие кислых растворов со свободным гидрооксидом кальция с
образованием в бетоне солей, обладающих различной растворимостью в воде.
Коррозия бетона происходит тем интенсивнее, чем выше концентрация водных
растворов кислот. При повышенных температурах агрессивной среды коррозия
бетонов ускоряется. Несколько более высокой кислотостойкостью обладает
бетон, изготовленный на глиноземистом цементе, из-за пониженного содержания
оксида кальция. Кислотостойкость бетонов на цементах с повышенным
содержанием оксида кальция в некоторой степени зависит от плотности бетона.
При большей плотности бетона кислоты оказывают на него несколько меньшее
воздействие из-за трудности проникновения агрессивной среды внутрь
материала.
Щелочестойкость бетонов определяется главным образом химическим
составом вяжущих, на которых они изготовлены, а также щелочестойкостью
мелких и крупных заполнителей.
Увеличение срока службы строительных конструкций и оборудования
достигается путем правильного выбора материала с учетом его стойкости к
агрессивным средам, действующим в производственных условиях. Кроме того,
необходимо принимать меры профилактического характера. К таким мерам
относятся герметизация производственной аппаратуры и трубопроводов, хорошая
вентиляция помещения, улавливание газообразных и пылевидных продуктов,
выделяющихся в процессе производства; правильная эксплуатация различных
сливных устройств, исключающая возможность проникновения в почву
агрессивных веществ; применение гидроизолирующих устройств и др.
Непосредственная защита металлов от коррозии осуществляется нанесением
на их поверхность неметаллических и металлических покрытий либо изменением
химического состава металлов в поверхностных слоях: оксидированием,
азотированием, фосфатированием.
Наиболее распространенным способом защиты от коррозии строительных
конструкций, сооружений и оборудования является использование
неметаллических химически стойких материалов: кислотоупорной керамики,
жидких резиновых смесей, листовых и пленочных полимерных материалов
(винипласта, поливинилхлорида, полиэтилена, резины), лакокрасочных
материалов, синтетических смол и др. Для правильного использования
неметаллических химически стойких материалов необходимо знать не только их
химическую стойкость, но и физико-химические свойства, обеспечивающие
условия совместной работы покрытия и защищаемой поверхности. При
использовании комбинированных защитных покрытий, состоящих из органического
подслоя и футеровочного покрытия, важным является обеспечение на подслое
температуры, не превышающей максимальной для данного вида подслоя.
Для листовых и пленочных полимерных материалов необходимо знать
величину их адгезии с защищаемой поверхностью. Ряд неметаллических
химически стойких материалов, широко используемых в противокоррозионной
технике, содержит в своем составе агрессивные соединения, которые при
непосредственном контакте с поверхностью металла или бетона могут вызвать
образование побочных продуктов коррозии, что, в свою очередь, снизит
величину их адгезии с защищаемой поверхностью. Эти особенности необходимо
учитывать при использовании того или иного материала для создания надежного
противокоррозионного покрытия.
Материлы, применямые для защиты от коррозии
Лакокрасочные покрытия вследствие экономичности, удобства и простоты
нанесения, хорошей стойкости к действию промышленных агрессивных газов
нашли широкое применение для защиты металлических и железобетонных
конструкций от коррозии. Защитные свойства лакокрасочного покрытия в
значительной степени обуславливаются механическими и химическими
свойствами, сцеплением пленки с защищаемой поверхностью.
Перхлорвиниловые и сополимерно- лакокрасочные материалы широко
используются в противокоррозионной технике.
Лакокрасочные материалы в зависимости от назначения и условий
эксплуатации делятся на восемь групп: А – покрытия стойкие на открытом
воздухе; АН – то же, под навесом; П – то же, в помещении; Х – химически
стойкие; Т – термостойкие; М – маслостойкие; В – водостойкие; ХК –
кислостойкие; ХЩ – щелочестойкие; Б – бензостойкие.
Для противокоррозионной защиты применяются химически стойкие
перхлорвиниловые материалы: лак ХС-724, эмали ХС и сополимерные грунты ХС-
010, ХС-068, а также покрытия на основе лака ХС-724 и каменноугольной
смолы, лаки ХС-724 с эпоксидной шпаклевкой ЭП-0010. Защитные покрытия
получают последовательным нанесением на поверхность грунта, эмали и лака.
Число слоев зависит от условий эксплуатации покрытия, но должно быть не
менее 6. Толщина одного слоя покрытия при нанесении пульверизатором 15…20
мкм. Промежуточная сушка составляет 2…3 ч при температуре 18…20(С.
Окончательная сушка длится 5 суток для открытых поверхностей и до 15 суток
в закрытых помещениях.
Окраска химически стойким комплексом (грунт ХС-059, эмаль 759, лак ХС-
724) предназначена для защиты от коррозии наружных металлических
поверхностей оборудования, подвергающихся воздействию агрессивных сред
щелочного и кислотного характера. Этот комплекс отличается повышенной
адгезией за счет добавки эпоксидной смолы. Химически стойкое покрытие на
основе композиции из эпоксидной шпаклевки и лака ХС-724 совмещает в себе
высокие адгезионные свойства, характерные для эпоксидных материалов и
хорошую химическую стойкость, свойственную перхлорвинилам. Для нанесения
композиций из эпоксидной шпаклевки и лака ХС-724 рекомендуется готовить
следующие два состава:
Состав грунтовочного слоя, 4 по массе
Эпоксидная шпаклевка ЭП-0010 100
Отвердитель №1 8,5
Растворитель Р-4 35…45
Состав переходного слоя, 4 по массе
Эпоксидная шпаклевка ЭП-0010 15
Лак ХС-724
100
Отвердитель №1 1,3
Растворитель Р-4 до рабочей
вязкости
Для покрывного слоя используется лак ХС-724.
Состав комплексного пятислойного покрытия, г/м2
Эпоксидная шпаклевка 300
Лак ХС-724 450
Отвердитель №1 60
Растворитель Р-4 260
Для механического упрочнения покрытия его полируют стеклотканью.
Ориентировочный расход материалов при нанесении на металлическую
поверхность составляет 550…600 г/м2, на бетонную – 600…650 г/м2.
Трещиностойкие химически стойкие покрытия применяют на основе
хлорсульфированного полиэтилена ХСПЭ. Для защиты от коррозии железобетонных
несущих и ограждающих строительных конструкций с шириной раскрытия трещин
до 0,3 мм применяют эмаль ХП-799 на основе хлорсульфированного полиэтилена.
Защитные покрытия наносят на поверхность бетона после окончания в нем
основных усадочных процессов. При этом конструкции не должны подвергаться
воздействию жидкости (воды) под давлением противоположной покрытию стороны
или это воздействие следует предотвращать специальной гидроизоляцией.
Материалы на основе хлорсульфированного полиэтилена пригодны для работы
при температуре –60 до 130(С (выше 100(С – для кратковременной работы в
зависимости от термостойкости входящих в состав покрытия пигментов).
Покрытия на основе ХСПЭ, стойкие к озону, парогазовой среде, содержащей
кислые газы Cl2, HCl, SO2, SO3, NO2 и к растворам кислот, могут наноситься
краскораспылителем, кистью, установкой для безвоздушного нанесения.
При работе краскораспылителем и кистью лакокрасочные материалы следует
разводить до рабочей вязкости ксилолом или толуолом, а при нанесении
установкой безвоздушного напыления – смесью ксилола (30%) и сольвента
(70%).
Металлизационно-лакокрасочные покрытия находят широкое применение для
защиты от коррозии металлических конструкций, эксплуатируемых в атмосферных
условиях и агрессивных средах. Такие комбинированные покрытия наиболее
долговечны (20 лет и более).
