книги из ГПНТБ / Лисовская Э.П. Физико-химические методы очистки поверхности деталей и изделий в судостроении обзор

Д а же при хорошей предварительной подготовке и очистке воды, питающей теплоэнергетические установки, возможно обра­ зование отложений на их рабочих поверхностях [157], [158].

Весьма велики отложения на рабочих поверхностях испари­ телей морской воды в установках для опреснения. В любом слу­ чае эксплуатация различных установок тепловой переработки воды сопровождается необходимостью периодического удаления образующихся отложений. Из многочисленных методов, приме­ няемых для этой цели, пока наиболее эффективны химические, заключающиеся в обработке отложений различными вещества­ ми, переводящими их в растворимое состояние либо частично разрушающими, что облегчает их последующее удаление [159], [160]. Для краткости изложения перечень основных методов хи­ мической очистки сведен в табл. 38.

Таблица 38

Основные методы химической очистки от отложений

143-

при кипе­

144

Большинство неорганических материалов, применяемых для химической очистки, представляют собой хорошо известные в обиходе вещества (NaOH, НС1, NH4 OH, Na3 P04 , H 2 S0 4 > HF

идр.) и в описании здесь не нуждаются.

Кменее известным в широком промышленном обиходе мате­ риалам для химической очистки относятся некоторые органи­ ческие кислоты и комплексообразующие соединения (комплек­ соны).

Основные характеристики некоторых кислот, используемых при очистке, приведены в табл. 39.

Применение лимонной кислоты для удаления железоокисных отложений основано на образовании с железом прочных ком­ плексов:

[(C 6 H 4 0 7 ) 3 Fe] 3 -

а также: для двухвалентного железа — комплекс [FeH(C6Hs07 )]

ионы [FeH(C6 H5 07 )]+,[Fe(OH) ( С 6 Н 5 0 7 ) ] " и [Fe(OH) 2 (C 6 H 5 0 7 )] 2 - . Щавелевая кислота образует с Fe2 + и Fe3 + комплексный ион.

Адипиновая кислота образует с Fe2 + растворимый адипинат же­ леза.

Находит применение для удаления накипи сульфаминовая

кислота (HSO3NH2).

Так, по [161] предлагается для удаления карбонатной каль- циево-магниевой накипи применять нагретый до 50—60° С 5%-ный раствор следующей сухой смеси (в % ) : сульфаминовая кислота 90,0; сернокислый аммоний 9,5; алкиларилсульфонат 0,5. Растворимость накипи 2 г/100 мл раствора. Сульфат аммо­ ния вводится для поддержания рН в пределах 4-—5 и предотвра­ щения гидролиза сульфаминовой кислоты.

Значительно более прочные комплексы с катионами дают комплексоны, органические соединения, из которых наибольшее распространение имеет иминодиуксусная кислота ИДА

С Н 2 - С О О Н Н—N \ С Н з - С О О Н

и ее производные:

нитрилтриуксусная кислота НТА или трилон А

/ С Н 2 - С О О Н H O O C - C H , - N (

х С Н 2 - С О О Н и этилендиаминтетрауксусная кислота ЭДТА.

* Для безвс диой С б Н в 0 7 - Н 2 0 ^пл=75°С.

ЭДТА применяется при очистке в чистом виде и в форме солей: двухзамещенной натриевой (трилон Б) и натриевых или аммониевых солей различного замещения (1, 2, 3 и 4-замещен- ных).

В табл. 40 показана растворимость этих веществ.

Примером составов, содержащих трилон Б, может служить предложенный в [162] состав (% по массе): трилон Б 0,02—0,05; нитрит натрия 0,1—1,0; аммиак — до рН 9,0—10,0. При промыв­ ке турбины снижают нагрузку и во влажный пар температурой 215° С вводят через специальные впрыскивающие устройства приведенный выше состав (вода пара расчетно дополняет его до 100%). Длительность промывки около 4 ч, затем производят от­ мывку чистым паром тех же параметров в течение 1—2 ч.

Для удаления накипи на обогревающих трубах на их поверх­ ность наносят щелочной водный раствор кислотного внутрикомплексного соединения алкиленополиамина и полиуксусной кис­ лоты, содержащей 0,001—0,1% воднорастворимого сульфида (предпочтительны сульфиды натрия, калия, аммония), тиогликолевой кислоты и дитиоэтанола [163].

Для удаления солевой корки или накипи применяют [164] основной водный раствор солей дигликолевой кислоты (рН5), их смесей с солями кислородных кислот или замещенными со­ лями диаминов или третичных аминов. Этот раствор применяют

В [165] предусматривается очистка поверхности черных ме­ таллов от плотного слоя отложений. Металл обрабатывают воднощелочным раствором, содержащим 0,1—4% по массе комплексообразователя — насыщенной аммиаком поликарбоновой кислоты. Улучшение достигается за счет введения с раствором €,0005—0,1% по массе ингибитора коррозии формулы

теплообменников атомных реакторов производится путем после­ довательного травления, окисления и пассивации.

Вначале поверхность обрабатывают кислотой, содержащей ингибитор. Затем кислоту удаляют без доступа воздуха и по­ верхность промывают до тех пор, пока промывные воды не бу­ дут иметь рН 3,5. Далее поверхность обрабатывают раствором окислителя и комплексообразователя в дистиллированной воде •с последующей нейтрализацией основанием, например аммиа­ ком. В заключение поверхность обрабатывают пассивирующим раствором, содержащим соединения лишь таких элементов, как водород, углерод, азот или кислород, в частности, органический нитрит и амин.

По [167] удаление накипи производится водным раствором •с рН 6,5—9,5, содержащим 10—18% по массе частично нейтра­ лизованной аминополиуксусной кислоты, карбонат или бикар­ бонат щелочного металла или аммония. Из кислот применяют моноили полиаминополиуксусные кислоты, например, этилен-

.диаминтетрауксусную кислоту, диэтилентриаминпентауксусную, оксиэтиламинодиуксусную или нитрилотриуксусную кис­ лоту. Частичная нейтрализация достигается добавлением до рН 6,5—9,5 неорганического основания, обычно 3—10% едкого натра, кали или гидроокиси аммония или 2—12% гидроксиламина, например, моно-, диили триэтаноламина, моноизопропаноламина, смеси изомеров изопропаноламинов, морфолина, АЛ-ами- ноэтилморфолина или их низших производных. Рекомендуется применять 5—15% карбонатов или бикарбонатов аммония, на­ трия или калия. Состав может также содержать 1—6% подкис­ ляющего и активирующего реагента, например формальдегида, глиоксаля, альдегида пировиноградной кислоты, ацетальдегида, альдегида пропионовой кислоты, оксиацетата или сульфамата аммония, 5—10% реагента, повышающего растворимость, на­ пример мочевины; 1—3% ПАВ, например полиэтиленгликоля, алкилили арилсульфоната натрия. Состав применяют при тем-

148

пературе 10—16° С для удаления осадков — сульфатов или кар­ бонатов кальция, магния или бария — с элементов оборудова­ ния.

По [210] химическая очистка внутренней поверхности тепло­ обменников производится циркуляцией раствора (г/л):

рН раствора 3,5—4, tр а б = 80—85° С.

3.8. Очистка поверхностей перед нанесением покрытий

Специфика очистки поверхностей перед нанесением на них любых покрытий заключается прежде всего в том, что каче­ ство очищенной поверхности в значительной мере определяет основной показатель качества покрытия — степень его адгезии к поверхности [168], [169].

3.8.1. Очистка перед нанесением лакокрасочных покрытий

Из огромного разнообразия объектов судостроения, подвер­ гаемых окраске лакокрасочными покрытиями, можно выделить несколько групп объектов, окрашиваемых в больших количе­ ствах.

A. Мелкие детали отделки, детали приборов.

Б. Детали и изделия средних размеров — корпуса машин и механизмов.

B. Крупногабаритные профильные и листовые детали, в том числе листовая корпусная сталь и обшивка корпусов судов.

А. Специфичность очистки под окраску мелких деталей от­ делки, деталей механизмов и приборов заключается в разно­ образии их конфигурации, небольших габаритах и различной партионности от нескольких десятков до многих тысяч однотип­ ных деталей.

Обычные приемы очистки подобных деталей:

—погружение в ванны в сетчатых корзинках или барабанах;

—мойка и обезжиривание в специализированных моечных машинах.

В зависимости от характера деталей, вида загрязнений и требований к качеству очистки применяют (реже) органические растворители, чаще — водные щелочные растворы, содержащие

ПАВ.

Б. Специфичность очистки под окраску корпусов, судовых ма­ шин и механизмов заключается в сложности их форм, относи­ тельно крупных размерах, а также в том, что операции очистки

149

часто проводятся после установки машины и механизма на фун­ дамент вне цеха.

Наиболее распространенные приемы очистки — протирание моющими растворами с помощью ветоши или щеток.

Органические растворители используют при сильной загряз­ ненности жирами и. маслами, причем завершающей операцией является очистка водными щелочными или кислыми раствора­ ми, содержащими ПАВ.

Эти же растворы используют в качестве основных (без пред­ варительной очистки) при небольшой загрязненности очищае­ мых объектов.

В. Специфичность очистки под окраску корпусных конструк­ ций заключается прежде всего в их большой протяженности, неудобстве доступа к отдельным их узлам и необходимости про­ водить работу непосредственно на объекте. При этом применя­ ются как органические (уайт-спирит) растворители, так и вод­ ные растворы, наносимые на поверхность с помощью ветоши (очистка протиранием). Работами последнего времени [217] по­ казано бесспорное преимущество применения для этой цели кис­ лых водных растворов, содержащих ПАВ.

Рекомендуемым в настоящее время для очистки корпусных конструкций перед нанесением лакокрасочных покрытий явля­ ется состав, содержащий (г/л):

Синтанол ДС-10 . . . 5—10 Фосфорная кислота . . 15—30

Применение этого состава обеспечивает практически полную (~100%) очистку поверхности и одновременно, образуя на ней тончайшую пленку фосфатов, способствует улучшению адгезии лакокрасочных покрытий к металлу.

очистка.

Растворы, как правило, водные, содержащие ПАВ, предпо­ чтительно кислые, например фосфорная кислота 15—30 г/л, син­ танол 5—10 г/л.

3.8.2. Очистка перед нанесением гальванических покрытий

Специфичность рассматриваемой операции заключается в повышенных требованиях к качеству очищенной поверхности и в большом разнообразии номенклатуры деталей и изделий, под­ вергаемых очистке для последующего нанесения металлопо­ крытий.

150

Выбор способа очистки деталей перед гальванопокрытиями определяется габаритными размерами детали, материалом ее, характером предшествующих операций и степенью загрязнен­ ности.

Специфичной в ряде случаев и облегчающей органи­ зацию очистки является возможность передачи деталей с позиции очистки в водных растворах непосредственно на

Типовым вариантом очистки является предварительная

При небольшой исходной загрязненности и при отсутствии трудноудаляемых загрязнений типа полировальных паст огра­ ничиваются очисткой и обезжириванием только в водных рас­ творах.

3.8.3. Очистка перед нанесением стеклоэмалевых покрытий

При сохранении общих условий проведения операции (уда­ ление основной массы загрязнений с поверхности металла) к очистке перед нанесением грунтовых эмалей не предъявляется столь жестких требований, как к очистке перед нанесением галь­ ванических покрытий. Это обусловлено самим существом про­ цесса эмалирования, при котором деталь с нанесенными слоями сырой эмали подвергается обжигу при высоких температурах, во время которого все жировые и масляные загрязнения разла­ гаются [170].

Практически достаточна очистка в горячих щелочных рас­ творах.

Допустима и очистка кислыми фосфатными растворами, так как тончайшие фосфатные пленки, возникающие на поверхности, сплавляются с эмалью и способствуют улучшению адгезии ее

кметаллу.

3.9.Очистка деталей после механической обработки

Впрактике очистки и обезжиривания деталей, обработанных резанием или давлением, очень широко применяется ультразву­ ковая интенсификация этих процессов. Таблицы 41, 42 содержат сведения [171], [172] о ряде ультразвуковых установок, разрабо­ танных для этой цели и применяющихся в промышленности. На рис. 22—28 показаны некоторые из установок, перечисленных в табл. 41, 42.

151