Применение материалов в основных химических производствах

Основные отрасли химии	Типичная аппаратура	Материалы, нашедшие наибольшее применение
Сернокислотное производство	Абсорбционные башни, отстойники, сборкики, хранилища, холодильники, промывные и сушильные башни	Углеродистые стали, ферросилид, кислотостойкие стали, бетон, диабаз, графит, керамика, андезит, свинец, полиизобутилен
Производство азотной кислоты	Колонны синтеза, теплообменники высокого давления, абсорберы	Нержавеющая сталь, алюминий , никель, винипласт
Получение соляной кислоты	Колонны, емкости, теплообменники	Легированные стали, графит винипласт, титан, керамика
Производство солей и удобрений	Выпарные аппараты, смесители, отстойники, кристаллизаторы, сушилки	Углеродистые стали, чугун, керамика, никель, алюминий
Получение инертных газов из воздуха	Ректификационные колонны, теплообменники, абсорберы, фильтры, регенераторы, скрубберы, блоки осушки, емкости	Медь, латунь, алюминий, углеродистая сталь, олово, свинец
Производство органических кислот и растворителей	Реакторы, абсорберы, ректификационные колонны, адсорберы, экстракционные колонны	Медь и ее сплавы, алюминий, нержавеющие, хромоникелемолибденовые стали, стекло, керамика, винипласт
Получение спиртов	Реакторы, ректификационные аппараты, абсорберы, теплообменники	Медь, латунь, углеродистые стали
Нефтехимическая промышленность	Ректификационные аппараты, абсорберы, экстракторы, теплообменники, емкости	Углеродистые стали, двуслойные стали
Коксохимическая промышленность	Абсорберы, адсорберы, ректификационные колонны, теплообменники, скрубберы, емкости	Углеродистые стали, чугун, керамика
Лесохимическая промышленность	Экстракторы, ректификационные колонны, теплообменники	Медь и ее сплавы, алюминий, керамика, кварцевое стекло

Из непластических органических материалов необходимо отме­тить: дерево, из которого изготовляются трубы больших диаметров для транспортировки агрессивных жидкостей, а также чаны и гра­дирни; графит, широко используемый для теплообменной аппара­туры.

Области применения материалов в основных химических произ­водствах указаны в табл. 3.

Детали аппаратов. Унификация, нормализация и классификация деталей

Химические аппараты чрезвычайно разнообразны как по кон­структивному исполнению, так и по габаритам. Потребность же в аппаратах одного типа невелика. На одном и том же заводе в тече­ние года изготовляют обычно не более двух-трех десятков однотип­ных конструкций, хотя номенклатура предприятия исчисляется сотнями.

Химическое аппаратостроение является типичным единичным про­- изводством, однако анализ конструкций аппаратов показывает, что все они состоят из небольшого ряда сочетаний: оболочек вращения (цилиндр, сфера, конус), опорных, соединительных и крепежных деталей. Это позволяет в единичном производстве создать условия, характерные для серийного производства, всемерно проводя унификацию и нормализацию деталей и отдельных узлов.

Унификация и нормализа­ция деталей. Унификация и нормализация деталей хими­ческих аппаратов, как пра­вило, проводится на основе опыта заводов с учетом кон­структивных, технологиче­ских и прочностных факто­ров. Из большого числа обо­рудования выбирается не­сколько технически оправдан­ных конструкций и на их основе создаются нормализо­ванные типоразмеры деталей.

Ввиду однотипности боль­шого числа деталей, принад­лежащих различным по своему назначению изделиям, можно аппараты любого типа изго­товлять из одних и тех же деталей, как это наглядно показано на фиг. 2.

Для химического аппаратостроения основные нормали разра­батывает Научно-исследовательский институт химического машино­строения (НИИХИММАШ).

При конструировании и изготовлении деталей из цветных метал­лов рекомендуется пользоваться нормалями Всесоюзного научно-исследовательского института кислородного машиностроения (ВНИИКИМАШ).

В основу нормализации химических аппаратов положены сле­дующие принципы:

а) создание достаточно прочных и жестких конструкций при соблюдении правил Госгортехнадзора;

б) конструирование деталей с минимально возможным весом;

в) применение менее дефицитных материалов;

г) рациональный раскрой;

д) учет технологичности конструкций (простота обработки, удоб­ство сборки и разборки, доступность при эксплуатации и ремонте).

Фиг. 2. Конструктивные схемы аппаратов:

а — насадочный абсорбер; б — теплообменник; в — сосуд; г — тарельчатая ректификационная колонна; д — выпарной аппарат; е — реактор с паровой рубашкой; ж— автоклав с мешалкой; э — циклон.

При проведении нормализации могут быть использованы три метода:

а) выборочно-статистический;

б) расчетно-аналитический;

в) научно-исследовательский.

При выборочно-статистическом методе из всех применяющихся в производстве деталей и узлов отбирают наилучшие и их норма­лизуют. Все остальные узлы и детали с производства снимают.

При расчетно-аналитическом методе производится конструктив­ный анализ деталей и узлов, исключенных из производства, с учетом нагрузок и взаимосвязей.

Расчетно-аналитический метод позволяет создать конструкции с наименьшим расходом материала и без излишних неоправданных запасов прочности. Этот метод дает возможность проведения раз­мерной нормализации, т. е. создания размерных рядов для сходных по конструкции деталей.

Научно-исследовательский метод дает возможность связать выбор формы и размеров деталей с интенсивностью проведения процесса.

НИИХИММАШем нормализованы почти все основные детали и узлы, применяемые в конструкциях аппаратов, изготовляемых из углеродистых и кислотостойких сталей: днища, крышки, обе­чайки, фланцы, бобышки, детали из труб, прокладки, штуцеры; лапы, сальники, колпачки колонных аппаратов, люки и лазы, окна смотровые, указатели уровня жидкости, трубчатки теплообмен­ников, тарелки ректификационных колонн, перемешивающие устройства.

План обработки деталей. Прежде чем направить чертеж сконструи­рованной детали в цехи для изготовления, необходимо наметить план ее обработки. Очень часто одна и та же деталь может быть изготовлена по различным планам. Для выбора того или иного плана обработки существенную роль играют размеры и конструк­тивные формы окончательно обработанных деталей, вид заготовки, стоимость материала, наличие оборудования, степень освоенности на предприятии различных способов обработки.

Начальной стадией изготовления любой детали является полу­чение заготовки. В качестве заготовки могут быть использованы отливки, поковки или прокат, В аппаратостроении преимущест­венно применяется листовой, профильный или трубный прокат. Если детали возможно изготовлять из разных видов заготовок, то следует всегда стремиться к тому, чтобы заготовка имела наи­меньшие отклонения от размеров готовой детали с целью сокра­щения механической обработки; однако в каждом отдельном случае рациональность применения того или иного технологического про­цесса должна быть обоснована экономическими расчетами.

Несмотря на большое разнообразие конструктивных типоразмеров деталей, все они в той или иной последовательности обрабатываются ограниченным числом способов. Это дает возможность классифицировать детали, положив в основу классификации вид заготовки и наиболее рациональные планы обработки.

Классификация деталей. Классификацию удобнее всего провести, объединив детали в группы по принципу общности процессов их изготовления.

Группа I. Детали, в которых основной формообразующей операцией является резка или вырубка.

Группа II. Детали, приобретающие окончательную форму при гибочных операциях.

Группа III. Вальцованные детали.

Группа IV. Штампованные детали.

Группа V. Детали, в которых основной формообразующей операцией является механическая обработка (фланцы, трубные решетки и т. п.).

Группа VI. Детали, изготовляемые из пластических мате­риалов.

Группа VII. Керамичееские детали.

В табл. 4 приведены операции, характерные для котельно-медницкого производства (группы I—V), указана их типовая последо­вательность, а также даны в качестве примеров эскизы наиболее распространенных деталей. Указанная в таблице последователь­ность операций является характерной, но не всегда обязательной, так как в зависимости от местных условий производства, применяемой марки и толщины материала, а также требований к качеству изделий может быть выбран и другой, более удачный план обработки.

Детали котельно-медницкого производства Таблица 4

группа	Вид заготовки	План обработки	Наименование детали	Эскизы деталей	Нормали
1-А	Листовой прокат	Разметка, резка (вырубка), обработка кромок	Прокладки плоские		НМХ 104-56
			Таблички		МХ 64-56
			Косынки
			Детали сварных лап
			Воротники
		Разметка, резьба, обработка кромок, сверление отверстий	Крышки плоские		МХ 43-56
	Профильный прокат	Разметка, резьба, обработка кромок	Кронштейны
			Ребра жесткости
		Разметка, резьба, обработка кромок, сверление отверстий	Стойки
группа	Вид заготовки	План обработки	Наименование детали	Эскизы деталей	Нормали
1-В	Трубы, прутки	Разметка, резьба, обработка кромок	Патрубки		МХ 45-56 МХ 52-56
			Кольца сальников
			Элементы сварных колен
			Трубы теплооб менников
		Разметка, резьба, обработка кромок, слесарная обработка	Штуцера
			Стержни
II-А	Листовой прокат	Разметка, резьба (вырубка), гибка. обработка кромок	Угольники		МХ 43-56
			Кронштейны
			Скобы
			Ушки
			Ящики
			Короба

Продолжение таб. 4

группа	Вид заготовки	План обработки	Наименование детали	Эскизы деталей	Нормали
II-б	Профильный прокат	Разметка, резка, гибка, обработка кромок	Ребра
			Опоры
			Рамы
II-в	Трубы, пруток	Разметка, резка, гибка, обработка кромок	Ручки
			Хомуты
			Звенья
			Колена
			Змеевики
			Спиральные тарелки
группа	Вид заготовки	План обработки	Наименование детали	Эскизы деталей	Нормали
III-a	Листовой прокат	Разметка, раскрой, резка, обработка кромок, вальцовка, сварка (пайка)	Обечайки		НМХ 93-56 НМХ 96-56
			Кольца, Бандажи
			Днища конические
		Разметка, раскрой, резка, обработка кромок, вальцовка, сварка (пайка), обкатка (отбортовка), обрезка торцов	Зтгованные обечайки		НМХ 97-56 НМХ 100-56
			Компенсаторы
			Днища конические отбортованные
III-в	Профильный прокат	Разметка, резка, обработка кромок, вальцовка, сварка	Кольца жесткости
			Дуги
			Заготовки для фланцев

Продолжение таб. 4

группа	Вид заготовки	План обработки	Наименование детали	Эскизы деталей	Нормали
IV	Листовой прокат	Разметка, резка, штамповка (обкатка), механическая или слесарная обработка	Днища эллиптические		НМХ 90-56 НМХ 91-56 НМХ 92-56
			Бортшайбы
			Колпачки ректификационных колонн
V	Листовой прокат	Разметка, резка, механическая, слесарная обработка	Фланцы накидные
			Фланцы приварные
			Трубные решетки
	Профильный прокат	Разметка, резка, вальцовка, сварка, механическая, слесарная обработка	Фланцы
			Бортшайбы сварные