3.3.1 Неорганического происхождения.

Неметаллические конструкционные материалы, особенно неорганического происхождения, применяются в технологическом машино- и аппаратостроении в гораздо меньшем объёме, чем металлы и их сплавы.

Горные породы. Из горных пород изготавливают абсорбционные башни для поглащения окислов азота, концентраторы для серной кислоты, резервуары, насадки и т.д. Для изготовления чаще всего используют граниты и андезиты.

Горные породы обладают высокой химической стойкостью против азотной, соляной и серной кислот. Молотые горные породы в смеси с жидким стеклом образуют кислотоупорные замазки и так называемые кислотоупорные бетоны.

К недостаткам горных пород относитя их хрупкость, трудность и чрезвычайная дороговизна обработки.

Асбест является одним из основных материалов для изготовления прокладок и набивок, а также огнестойких и кислотоупорных тканей. Применяется и как хороший теплоизоляционный материал пригодный до температуры 500˚С.

Плавленные материалы. Следующую группу неметаллических материалов составляют плавленные материалы, полученные путём обжигания и спекания составных частей. Плавленные вулканические породы, плавленный диабаз применяют для изготовления плиток для футеровки стальной аппаратуры и сосудов. Плавленный кварц дорог, но устойчив ко всем средам, кроме плавиковой кислоты, расплавленного алюминия и магния. Благодаря ничтожно малому коэффициенту температурного расширения кварц совершенно не боится внезапных изменений температуры.

Стекло, особенно боросиликатное, т.е. содержащее окись бора, которая придаёт стеклу химическую и тепловую стойкость. Данное стекло применяется для изготовления аппаратов диаметром до 1 м, труб, смотровых, световых и мерных стёкол и т.д. Стекловидные покрития наносятсяна стенки металлических стальных или чугунных аппаратов для защиты от коррозии.

Кислотоупорная керамика сравнтельно дешёвый и химически стойкий материал. Из неё изготавливают насадочные кольца, абсорберы, ёмкости, арматуру,инжекторы и др. детали и аппараты. Было сообщение о том, что в Японии изготовлен и работает на автомобиле двигатель полностью из керамики.

3.3.2 Органические материалыИз неметалических материалов оганического происхождения в технологическом аппаратостроении применяются дерево, резина и пластические массы.

Дерево. На изготовление простейших аппаратов, хранилищ, а также хордовых насадок, рам мешалок и тому подобных устройств используются древесина хвойных пород – сосна, ели, лиственница. Основные достоинства дерева заключаются в его доступности, дешевихне, достаточной прочности. Легкостиобработки. Но дерево обладает и недостатками: анизотропностью, горючестью, способностью ссыхаться или набухать, расрескиваться и загнивать. Смолы, содержащие в древесине, могут загрязнять обрабатываеме вещества.

Максимальная температура материалов, обрабатываемая в деревянной аппаратуре не должна быть выше 100˚С. Дерево служит прекрасным материалом для тары. Для улучшения свойств древесины её покрывают бакелитовым и другими лаками.

Резины представляют собой полиме , полученный термической обработкой сырого натурального или сентетического каучука с серой. При введении в каучук 2 – 4% серы получается мягкая резина; при введении25 – 40% - твёрдая резина – эбонит.Кроме серы, в состав резины входяят разные добавки – наполнители, ускорители вулканизации, вещества, препятствующие старению резины и др.

Мягкая резина обладает химической и эрозионной стойкостью.Тепловая стойкость обычных резин невысокая – около 80˚С. Сейчас разработаны и применяются теплостойкие, силиконовые резины, выдерживающие до 300˚С.

Резина выпускается в виде листов, труб, шлангов. Сырая листовая резина служит для гуммирования аппаратов, ёмкостей, трубопроводов и т.д., т.е. для покрытия внутренних поверхностей для предохранения от действия коррозии и эррозии. Из вулканизированной резины делаю прокладки, шланги, буфера для смягчения вибраций, набивки и т.п.

Пластмассы. Новейшими конструкционными материалами являются пластмассы. Они обладают высокой коррозионной стойкостью ко многим средам и большой прочностью на единицу веса. Пластмассы открывают перспективы для создания новых конструкций химического оборудования, осуществление которых из раннее мзвестных материалов было бы невозможно.

Все пластмассы разделяются на две группы: ТЕРМОПЛАСТЫ и РЕАКТОЛАСТЫ. Термопласты характеризуются способностью размягчаться при нагревании и снова отвердевать при последующем охлаждении. Процесс этот обратимый и его можно повторять многократно. Реактопласты – при нагревании размягчаются и плавятся, а при дальнейшем нагревании до определенной температуры необратимо затвердевают и становятся нерастворимыми.

В настоящее время известно множество марок платических масс, рассмотрим некоторые типы пластмасс, применяемые в химическом машиностроении.

ФЕНОПЛАСТЫ имеют своей основой термоактивную фенолформальдегидную смолу, которая при нагревании 120-170°С отвердевает и делается нерастворимой. Если в качестве наполнителя использовать асбест, то получится – фаолит, который выпускается в виде сырых неотвержденных листов толщиной 5 – 15мм. Затем из листов с помощью деревянных моделей формируются изделия. Из феолита делаются ёмкостная аппаратура, скруберы, колонны, насосы, трубы, а также используется для футеровки стальных аппаратов , вентиляторов, арматуры.

СТЕКЛОТЕКСТОЛИТ И ТЕКСТОЛИТ изготавливаются из листов хлопчатобумажной и стекляной ткани, которая пропитывается фенолформальдегидной смолой и подвергают термообработке. Выпускается в виде листов , брусков, стержней, из которых холодной обработкой резания получаются детали, изделия.

ВИНИПЛАСТ - это продукт полимеризации хлорзамещенных производных этилена. Выпускается в виде листов и труб. Для работы под давлением не пригоден. Применяется для изготовления и футеровки ёмкостных аппаратов и трубопроводов.

АКРИПЛАСТ или ОРГАНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО . Получается в результате полимеризации метилового эфира и метакриловой кислоты. Выпускается в виде листов и брусков. Используется для изготовления прозрачной аппаратуры и для небьщихся смотровых окон.

ФТОРОПЛАСТ (тефлон) представляет собой полимер тетрафторэтилена CF₂= CF₂. Фторопласт отличается боьшой эластичностью, прекрасными электроизоляционными свойствами, высокой теплостойкостью (200 - 250°С), химически стоек. Самые агрессивные агенты – это горячие окисляющие кистоты, крепкие щелочи, олеум, царская водка и др. не дейсвуют на фторопласт – 4. Изготавливают: листы, трубы, тонкостенные стаканы, мембраны, сильфоны, прокладки и т.п.

В заключении заметим, что нельзя рассматривать свойства материалов изолировано. Например, известно, что материалы и сплавы порознь достаточно устойчивы к разъедающему действию раствора электролита, но при совместном их применении могут разрушиться в результате элнктрохимической коррозии, что заставляет конструктора учитывать и эти обстоятельства. Коэффиценты трения зависят от свойтва и состояния поверхностей обеих материалов, образующие трущуюся пару. Поэтому из разных материалов изготавливают не только подшипники скольжения, но такие пары, как, например шпильки.