5 Особенности технологии изготовления и сборки биметаллических аппаратов

5.1 БИМЕТАЛЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В АППАРАТОСТРОЕНИИ

Большое количество аппаратов, которые используются в различных технологических процессах химической, нефтехимической, микробиологической и других отраслях промышленности, требует применение материалов с нужными свойствами. В настоящее время выпускается значительное число всевозможных марок высококачественных сталей и цветных металлов. Однако стоимость их весьма высока, что в условиях рыночных отношений является важным фактором для создания конкурентоспособного оборудования.

Поэтому большое значение приобретают слоистые металлические композиции, получаемые с помощью соединения двух, трех и более слоев разнородных металлов в монолитную композицию. Обычно их, независимо от числа слоев, называют биметаллами.

Биметаллы (плакированные металлы) являются самостоятельной группой промышленных материалов, имеющих определенные свойства, которыми не обладают составляющие их металлы.

Плакирование металлов позволяет сочетать наиболее ценные свойства их составляющих: достаточную прочность с высокой сопротивляемостью действию агрессивных сред; прочность с хорошей электропроводностью или теплопроводностью; жаропрочность с коррозионной стойкостью и т.д.

Благодаря указанным достоинствам, расширяются возможности конструирования новых аппаратов, создание прогрессивных технологий, изготовление оборудования на основе применения биметаллов.

Широкий круг возможного применения биметаллов обусловил их производство в большинстве промышленно развитых странах мира.

Ориентировочно мировое производство биметаллов различными методами составляет около 1,5 млн. т и имеет постоянную тенденцию к росту.

Биметаллы производят в России в виде листов с размерами:

а) толщина - 2 ... 100 мм;

Б) ширина - 600 ... 1500 мм; в) длина - 1800 ... 8000 мм.

По назначению все производимые в настоящее время биметаллы можно подразделить на три основные группы: коррозионно-стойкие, износостойкие и антифрикционные.

С учетом специфики аппаратостроеиия наибольший интерес представляет применение коррозионно-стойких биметаллов.

Коррозионно-стойкие биметаллы поставляют в термообработанном состоянии. При этом, как правило, уровень механических свойств биметаллических листов выше, чем материала плакирующего слоя. Это обстоятельство связано с возможностью использования в качестве основного слоя биметалла низколегированных сталей повышенной прочности.

В табл. 5.1 представлены сравнительные данные о средних прочностных характеристиках некоторых сталей, применяемых в качестве основного (первые четыре марки) и плакирующего слоев биметаллов. Из таблицы следует, что сочетание низколегированных сталей основного слоя 10Г2ФР, 12Х1МФ, 20К с наиболее распространенной сталью плакирующего слоя - нержавеющей сталью марки 12Х18Н10Т - дает заметное повышение прочности композиции по сравнению с металлом плакирующего слоя. Это подтверждается данными о механических свойствах биметаллических коррозионно-стойких листов (табл. 5.2). Отечественной промышленностью уже освоено производство биметаллов с пределом текучести 500 - 600 МПа, возможно дальнейшее повышение прочностных свойств разрабатываемых биметаллов.

Очень важным показателем биметалла является прочность соединения его слоев, обычно определяемая испытаниями на срез или отрыв.

Как видно из табл. 5.2, прочность соединения слоев, как правило, приближается к прочности одного из компонентов биметалла, а иногда превышает ее. Обычно прочность соединения слоев заметно выше допустимой по стандарту (не менее 150 МПа).

Другими важными свойствами биметаллов являются их теплопроводность, коррозионная стойкость, технологичность (способность к сварке, гибке, штамповке).