Азотная промышленность

Полимерные и металлополимерные покрытия находят широкое применение в азотной промышленности, так как наиболее устойчивы в агрессивной среде. В настоящее время применяются разнообразные методы нанесения полимерных и металлополимерных покрытий, выбор которых определяется размерами покрываемых изделий, их конструктивными и технологическими особенностями, видом и агрегатным состоянием исходных материалов, необходимой толщиной слоя покрытия, а также технико-экономическими соображениями. Наиболее эффективны методы, в которых исходные материалы используются в дисперсном состоянии. В последние годы заметно возрос интерес к тончайшим полимерным и металлополимерным покрытиям. Именно поэтому основное внимание в этой главе уделяется упомянутым направлениям.

Стеклоэмалевые покрытия устойчивы к воздействию большинства агрессивных веществ и соединений, обладают хорошими гигиеническими свойствами, что способствует получению в сосудах продуктов высокой степени чистоты. Кислотостойкие стеклоэмалевые покрытия могут применяться для всех кислых сред, кроме плавиковой кислоты высоких концентраций (более 70 %), фосфорной кислоты и щелочных сред. Кислотощелочностойкие стеклоэмалевые покрытия рекомендуются для нейтральных, переменных и щелочных сред.

Стеклоэмалевые покрытия находят  широкое применение в пищевой  отрасли, химической промышленности, строительстве, в быту для защиты металлов и сплавов  от воздействия агрессивных сред, газовой и атмосферной коррозии, придают изделиям красивый вид. При этом срок службы покрытий должен быть достаточно большим. Стеклоэмалевые покрытия являются наиболее стойкими антикоррозионными покрытиями по сравнению с другими. Однако широкому применению эмалирования препятствует необходимость сооружения цехов со сложной технологией, требующей значительных капитальных затрат, а также. Также стеклоэмалевые покрытия имеют значительный недостаток, они недостаточно устойчивы против тепловых и механических ударов.

2.6  Выбор износостойких  материалов и покрытий

 

Износ — это процесс постепенного разрушения деталей или их покрытий (окраски, смазки), происходящий при трении или других видах контакта с внешней средой и сопровождающийся изменением размеров или физико-механических свойств (твердости, пластичности, структуры и т. д.).

Различают три группы изнашивания:

- механическое,

- молекулярно-механическое;

- коррозионно-механическое.

Механическое изнашивание возникает  в результате воздействия твердых  частиц на трущиеся поверхности. В эту  группу следует отнести такие виды изнашивания, как абразивное, гидро- и газоабразивное, усталостное, кавитационное, эрозионное.

Абразивное изнашивание  — изнашивание в результате механических воздействий посредством режущего и царапающего действия твердых тел или частиц при наличии относительной скорости перемещения. Этот вид изнашивания является наиболее распространенным среди различных сопряжений в конструкции вагона. В процессе изнашивания происходят срезание с поверхности микростружек более твердыми абразивными частицами и постепенное уменьшение размеров детали. Гидро- и газоабразивное изнашивание появляется в результате воздействия твердых тел или частиц, увлекаемых потоком жидкости или газа.

Усталостное изнашивание вызывает изменение поверхности трения или отдельных участков в результате повторного деформирования микрообъемов материала, приводящего к возникновению трещин и отделению частиц. Явление усталости возникает в деталях под действием знакопеременных нагрузок. Происходит постепенное расшатывание кристаллической решетки металла и, как следствие, внезапное разрушение детали.

Кавитационное изнашивание поверхности происходит при относительном  увеличении скорости движения твердого тела в жидкости, т. е. в условиях гидродинамической кавитации — нарушения однородности внутри жидкости.

Эрозионное изнашивание возникает в результате воздействия потока жидкости или газа.

Молекулярно-механическое изнашивание получается в результате одновременного механического воздействия и воздействия молекулярных или атомных сил (схватывание с последующим разрушением металла в местах схватывания).

Коррозионно-механическое изнашивание есть изнашивание при трении металла, вступившего в химическое взаимодействие со средой. Характеризуется образованием пленок окислов, химических соединений и последующим разрушением этих образований, т. е. происходит в результате окислительного изнашивания и изнашивания при фреттинг-коррозии.

В молочной промышленности, как уже  говорилось выше, чаще всего встречаются  такие виды изнашивания, как:

- ковитационные повреждения;

- коррозионное повреждение;

- охрубчение метала;

- абразивный износ.

Существуют многочисленные способы  защиты металлов от коррозии. Выбор  того или иного способа определяется конкретными условиями работы и  хранения металлических изделий. Применяются следующие способы защиты: легирование сталей, нанесение металлических покрытий, электрохимическая защита.

Легирование наиболее надежно защищает металл от коррозии, причем наиболее эффективно в условиях воздействия механических напряжений и коррозийной среды. Легирование позволяет предотвратить и коррозийное растрескивание изделий. Так, например, к группе сталей с особыми химическими свойствами относят коррозионностойкие стали. Их получают путем введения в углеродистые и низколегированные стали значительных добавок хрома или хрома и никеля. При содержании хрома 13, 17 и 25% хромистые стали являются не только коррозионно-, но и жаростойкими. Хромоникелевые стали обладают большей коррозионной стойкостью, чем хромистые, и находят широкое применение в химической и пищевой промышленности.

Механизм защиты сталей от коррозии в азотной отрасли их легированием различен и связан либо с повышением коррозионной стойкости всего объема металла, либо с образованием на поверхности изделия защитных пленок.

Металлические покрытия наносят на поверхность изделия тонким слоем металла, обладающего достаточной стойкостью в данной среде. Металлические покрытия придают также поверхностным слоям металлоизделий требуемую твердость, износостойкость. Различают два типа металлических покрытий - анодное и катодное. Для железоуглеродистых сплавов таким анодным покрытием может служить покрытие из цинка и кадмия. В воде и во влажном воздухе цинк покрывается слоем основной углекислой соли белого цвета, защищающим его от дальнейшего разрушения. Широкое применение получили цинковые покрытия для защиты арматуры, труб и резервуаров от действия воды и горячих жидкостей.

Металлические покрытия наносят различными способами. Наиболее часто применяется  горячий метод, гальванизация и  металлизация.

При горячем методе изделие погружают  в расплавленный металл, который  смачивает его поверхность и  покрывает тонким слоем. Затем изделие  вынимают из ванны и охлаждают. Таким  методом изделие покрывают слоем  олова или цинка. Лужение применяют  при изготовлении белой жести, при устройстве покрытий на внутренних поверхностях пищевых котлов и других изделий. Оцинкованием предохраняют от коррозии, например, трубы для воды либо пищевых материалов, резервуары, котлы.

При гальваническом способе металлические изделия помещают в гальваническую ванну. Под действием электрического тока на поверхности изделия происходит катодное осаждение пленки защитного металла. Толщину гальванического покрытия можно регулировать в широких пределах.

Покрытия получают также распылением расплавленного металла с помощью специальных металлизационных пистолетов и напылением на его поверхность защищаемого металла. Этот вид защиты используют для крупногабаритных конструкций: ж/д мостов и т. д. В качестве защитного металла используют алюминий, цинк, хром, коррозионностойкие стали.

Неметаллические покрытия выполняются из лаков, красок, эмалей и др. веществ и изолируют изделие от воздействия внешней среды. Эти покрытия имеют преимущества перед металлическими. Они легко наносятся на изделие, хорошо закрывают поры, не изменяют свойств металла и являются относительно дешевыми. Для защиты изделий, работающих в высокоагрессивных средах, применяют пластмассовые покрытия из винипласта, поливинилхлорида.

Химические покрытия - защитные оксидные иные пленки - создаются при воздействии на металл сильных химических реагентов. Широко применяются также оксидирование и фосфатирование металлоизделий.

Оксидирование заключается в создании на поверхности изделия оксидной пленки, обладающей большой коррозийной стойкостью. Наиболее широко применяют оксидирование для защиты от коррозии изделий из алюминия и его сплавов.

Фосфатирование стальных изделий заключается в создании поверхностного слоя из фосфатов марганца и железа. Фосфатные покрытия используются в дальнейшем в качестве подслоя. Фосфатные покрытия часто применяются в сочетании со смазочными материалами для уменьшения трения при обработке металлов давлением, волочением, для хорошей приработки трущихся деталей машин.

В отдельных случаях прибегают  к защите металлов от коррозии при помощи протекторов. Сущность протекторной защиты заключается в том, что к поверхности защищаемого изделия прикрепляют протекторы - куски металла. Образуется гальваническая пара, в которой анод - протектор, катод - изделие. В результате протектор разрушается, защищая изделие. Таким образом

Для предотвращения коррозионных  повреждений оборудования в молочной промышлености  используют специализированные пищевые кислотостойкие, нержавеющие  стали. Пример12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72.

Также применяют углеродистые конструкционные стали со специализированными коррозионностойкими покрытиями, такими как оцинкование, напыление полимерных покрытий, нанесение кислотостойких эмалей.

 

2.7  Выбор специальных покрытий  в данной отрасли

 

Стремление предотвратить коррозию поверхности металла, а также улучшить внешний вид изделия — вот основные причины, объясняющие необходимость нанесения специальных покрытий на поверхность металла.

Назначение и свойства таких  покрытий далеко не одинаковы, а в  некоторых случаях покрытия могут нести сразу несколько функций. Иногда роль защитного покрытия играет стойкая окисная пленка на поверхности металла (например, в случае воронения стали). Наибольшие заботы, в смысле необходимости наносить защитные покрытия, доставляет, разумеется, сталь. Цветные металлы более стоики к коррозии, и изделия из них имеют достаточно хороший внешний вид. Чтобы их поверхность сохраняла блеск или приятный оттенок, их подвергают лишь некоторой дополнительной обработке, не нанося специального покрытия.

Для всех металлических конструкций  наиболее простым и доступным  способом антикоррозионной защиты металла  является применение специальных красок и эмалей. Лакокрасочные антикоррозионные покрытия имеют ряд преимуществ  по сравнению с другими видами защитных материалов:

• простота нанесения;

• возможность обработки металлоконструкций больших габаритов и сложной  конфигурации;

• покрытия экономичны, обладают высокими защитными свойствами, их можно восстанавливать  в процессе эксплуатации;

• возможность получения покрытия любого цвета;

• дешевизна по сравнению с другими  видами защитных покрытий.

Антикоррозионные покрытия для защиты металла являются одним  из важнейших направлений производственной деятельности. Для азотной промышленности предлагаю серию антикоррозионных покрытий, специально предназначенных для защиты металла.

Нержамет — краска по ржавчине, антикоррозионная эмаль «три в одном». Эмаль предназначается для окраски как чистых, так и ржавых металлических поверхностей, ржавого металла. Эмаль наносится прямо на ржавчину.

Полимерон — антикоррозионная спецэмаль, износостойкое уретановое покрытие. Эмаль специально разработана для защиты металлических поверхностей в условиях тяжёлой промышленной атмосферы.

Сереброл — антикоррозионная краска, водостойкое серебристо-белое покрытие. Краска применяется для покраски любых металлоконструкций, эксплуатирующийся во влажной атмосфере, в условиях морской и пресной воды.

Нержалюкс — краска по алюминию, высокоадгезионная эмаль для цветных металлов. Краска применяется для защитно-декоративной окраски поверхностей из алюминия, цинка, меди, бронзы, латуни, дюраля, свинца.

Цикроль — краска для крыш, кровельная краска для оцинковки. Краска применяется для покраски оцинкованного металла, оцинкованной кровли, кровельного железа, кровельной жести, металлочерепицы, водостоков, желобов, перил и других оцинкованных поверхностей.

Нержапласт — жидкий пластик, декоративная эмаль. Эмаль образует на поверхности декоративное покрытие с эффектом пластика (жидкий пластик).

Молотекс — молотковая краска, декоративная краска с рисунчато-молотковым эффектом.

Полиуретол — грунт-эмаль полиуретановая маслобензостойкая двухкомпонентная.

Нержамет-аэрозоль — краска аэрозольная для окраски труднодоступных мест.

Фосфогрунт — фосфатирующий состав, антикоррозионный грунт для чёрного и цветных металлов.

Цинконол — цинковое покрытие, антикоррозионный цинковый грунт-протектор для металла.

Фосфомет — преобразователь ржавчины, фосфатирующий модификатор ржавчины.

 

2.8  Применение технологии укрепления  поверхностей

 

Высокие требования предъявляются  к материалам азотной промышленности, где детали технологического оборудования должны обладать высокой износо- и коррозионной стойкостью. Нарушения в работе технологического оборудования, обусловленные коррозионным износом деталей, ограничивают длительность нормальной эксплуатации оборудования. Затраты на ремонт, переналадку его, изготовление новых деталей и узлов составляет одну из крупных статей расхода народнохозяйственного бюджета страны.