Металлические материалы и сплавы. В пылегазоочистном оборудовании применяются следующие металлические материалы.

1.Углеродные стали (Ст0, Ст1, БСт0, ВСт2 и т. д.). Нашли наибольшее применение в связи с доступностью, относительной дешевизной и технологичности. Используются в случае отсутствия особых требований к материалу (коррозионной стойкости, жаростойкости и т. д.)

2. Низколегированные стали (например, 26ГС, 09Г2 и др.). Используются для изготовления аппаратуры, работающей под небольшим давлением и в контакте с неагрессивными средами. Наибольшее использование нашли кремнемарганцевые стали, нормативно допускаемое напряжение которых на 15–30% превышает эти показатели для углеродистых сталей. Кремнемарганцевые стали отлично свариваются, обладают хорошей пластичностью. Применение этих сталей позволяет облегчить конструкции и повысить их эксплуатационную надежность, а также снизить интенсивность оборота вторичных черных металлов.

3. Легированные стали. В основном, используются легированные стали, обладающие повышенной коррозионной стойкостью, жаростойкостью или жаропрочностью. Среди легированных коррозионно-стойких сталей наибольшее применение нашли:

— низкоуглеродистые высоколегированные стали. Обладают повышенной стойкостью к ножевой коррозии и коррозионному растрескиванию;

— экономнолегированные никелем хромистые стали. Более высокие пределы текучести малоникелевых и безникелевых сталей позволяют снизить металлоемкость аппаратов;

— малоуглеродистые безникелевые и малоникелевые стали с суммарным содержанием углерода и азота до 0,015%. Характеризуются коррозионной стойкостью, устойчивостью к коррозионному растрескиванию и межкристаллитной коррозии;

— хромомарганцовистые стали.

Для экономии легированных сталей, особенно при изготовлении аппаратов с большой толщиной стенки, применяют двухслойные металлы с тонким плакирующим слоем из легированного материала.

4. Чугун. Используется для изготовления корпусов, опор, крышек и других деталей, работающих в условиях агрессивных сред.

5. Цветные металлы — свинец, медь, алюминий, никель и др. Используют для работы в средах средней и повышенной агрессивности. Алюминий (и его сплавы ), а также медь и латунь являются основными конструкционными материалами для емкостной, колонной теплообменной аппаратуры, работающей при низких температурах. Элементы машин, поддержанные истиранию (цапфы, шестерни, детали подшипников), а также арматуру трубопроводов часто изготавливают из сплавов на основе цветных металлов.

Органические материалы. Это следующие неметаллические материалы органического происхождения.

1. Древесина. Из древесины сосны, ели, лиственницы изготовляют простейшие аппараты, хранилища, тару, хордовые насадки, преточные лотки, мешалки и т. д. Покрытие бакелитовыми и другими лаками часто расширяют область применения дерева в качестве конструкционного материала.

2. Резина. Используется в виде листов, труб, шлангов, ею часто гуммируют аппараты, емкости, трубопроводы (обмазывание изделий жидкими резиновыми смесями с последующей вулканизацией на изделии), изолируют кабели. Резина обладает не только химической, но и эрозионной стойкостью. Однако, тепловая стойкость ее не высока (~80С), под действием окислителей и света она стареет и растрескивается, в органических растворителях сильно набухает. Основное свойство резины — способность к большим обратимым (высокоэластическим) деформациям — обеспечивает ей широкое применение в различных конструкциях.

3. Пластмассы. Обладают высокой коррозионной стойкостью во многих средах и большой прочностью на единицу массы оборудования. Наибольшее применение находят: фенопласты, текстолит, винипласт, органическое стекло, фторопласт.

Фенопласты — термомеханически обработанные композиции, состоящие из фенольных смол, наполнителей и различных добавок (отвердителей, смазывающих веществ). В технике газоочистки применяются влагохимические марки фенопластов — фаолиты, получаемые на основе фенолформальдегидной смолы и кислотостойкого наполнителя. По сравнению с другими пластмассами фаолит обладает повышенной теплостойкостью и химической стойкостью в органических растворителях, поддается всем видам механической обработки, хорошо прессуется, склеивается и применяется (до 140С) как кислотоупорный материал для колонных и других аппаратов, трубопроводов, а также как футеровочный материал. К недостаткам относятся малая ударная вязкость, отсутствие эластичности. Выпускают трех марок: А — наполнитель асбест, В — наполнитель тальк, Т — наполнитель графит.

Текстолит используется при температурах от –196 до 125С в основном для изготовления муфт, шестерен, роликов и др.

Винипласт листовой — продукт полимеризации хлорзамещенных производных этилена. Используется для изготовления обечаек, днищ аппаратов, вентиляционных газоходов и др.

Органическое стекло — продукт полимеризации метилового эфира метакриловой кислоты. Применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить оптическую прозрачность отдельных элементов аппаратуры.

Полиэтилен — синтетический продукт, получаемый полимеризацией этилена в присутствии катализатора. Используется для футеровки, как прокладочный материал, для изготовления труб и пленок, полимербетонов.

Из всех известных пластмасс наиболее химически стойким является фторопласт — полимер фторпроизводных этиленового ряда. Он устойчив при температурах от –269 до 260С. Характеризуется высокой прочностью, диэлектрическими и антифрикционными свойствами. Накоплен большой опыт использования фторопласта для изготовления труб и арматуры, емкостной аппаратуры, насосов и их деталей, в качестве уплотнительного материала и для напыления. Однако фторопласт дорог, практически не сваривается и с трудом склеивается.

4. Вспененные пластические массы (пенополиуретан, пенополистирол, фенольные и карбамидные пенопласты) имеют низкую теплопроводность, малую объемную массу, достаточную механическую прочность, сравнительно низкую стоимость. Наибольшее применение нашли для теплоизоляции в условиях агрессивных сред.

Неорганические неметаллические материалы. Материалы этого класса относятся, в основном, к строительным материалам. Используются во вспомогательном оборудовании, а также для теплоизоляции. Например, для изготовления трубопроводов, применяемых для транспортирования агрессивных веществ в твердом, жидком и газообразном состоянии, а также при необходимости визуального контролирования процесса применяется техническое стекло.

Преимущество стеклянной аппаратуры заключается в высокой химической стойкости, меньшем зарастании стенок трубопроводов продуктами коррозии, сохранении теплопровод­ности, относительно низкой стоимости. В основном применяется алюмоборо­силикатного стекла и не содержащего бора малощелочного стекла марки 13в.

Защита оборудования от коррозии и абразивного износа. В газоочистной технике фактор коррозии имеет свою специфику. Так почти не изучена зависимость коррозии от взвешенных твердых частиц. Поэтому иногда отмечаются неожиданности: коррозия почти полностью отсутствует, хотя по проектам ее опасность имеет место. Если нет абсолютно твердой уверенности в том, что коррозия не начнется, то следует предусматривать меры по защите оборудования.

Многолетние наблюдения позволяют сделать следующие выводы:

1. При наличии в газах кислотного тумана, наиболее уязвимы сухие электрофильтры, изготовленные из обычной углеродистой пыли (в первую очередь коронирующие электроды).

2. В скрубберах, орошаемых нейтрализирующем раствором, в зоне ниже форсунок коррозия протекает медленно, а иногда и не фиксируется вовсе.

3. При температурном режиме, исключающем конденсацию, коррозия отсутствует.

4. При неправильно спроектированной или небрежно выполненной теплоизоляции на внутренней поверхности аппаратов и пылегазопроводов оседает конденсат.

5. 

   Рис. 9.17. Пассивные методы и средства защиты от коррозии

   Наиболее сильное коррозионное воздействие испытывают аппараты, в которых происходит улавливание пыли водой, при условии, что в газах содержится вещества, дающие с водой коррозионно-активные соединения.

Коррозионная стойкость черных и цветных металлов, сплавов, оценивается по десятибалльной шкале в зависимости от скорости коррозии (в мм/год). Совершенно стойкие оцениваются балом 1 и имеют скорость коррозии 0,001 мм/год, а нестойкие — 10 и 10 мм/год соответственно. Рекомендуется использовать материалы, скорость коррозии которых в рабочей среде не превышает 0,1 мм/год (баллы стойкости 1–5). Затраты на защиту от коррозии могут составлять примерно 20 % затрат на производство стальных конструкций.

В табл. 9.1. приведена сравнительная характеристика стоимости трубопроводов применяемых при транспортировке агрессивных газов. Для защиты металлов от коррозии применяется в основном пассивные методы (рис. 9.17). В каждом конкретном случае выбор средств защиты должен быть выполнен на стадии проектирования с учетом условий эксплуатации и статистических данных по эксплуатации.

Наиболее распространенным методом защиты от коррозии оборудования, изготовленного из черного металла, является покрытие лакокрасочными материалами. Среди лакокрасочных материалов различают грунтовки, эмали, лаки, краски, порошковые краски, шпаклевки. Классификация покрытий, стойких в особых средах, приведена в табл. 9.2

Скорость эрозионного износа пропорционально концентрации пыли в газе и кубу скорости потока. Поэтому, основной прием по снижению износа — снижение скорости потока к минимально допустимой по технологическим соображениям. Например, для циклонов это использование циклонов высокоэффективной группы.