книги из ГПНТБ / Неметаллические антикоррозионные материалы, переработка их в изделия и пути применения в химической промышленности (сборник материалов семинара, состоявшегося 28-29 марта 1961 г

Формовка на горизонтальных формах значительно про­ ще, чем на вертикальных, так как в этом случае не нужно принимать специальных мер для предупреждения оползания фаолита при разогреве. Отличие же состоит в том, что намеченное к изготовлению изделие разбивается по эскизам

далее обрабатываются как и при предыдущем способе. Для

В некоторых случаях, когда из изделия сложной конфигура­ ции не представляется возможным извлечь форму, применя­ ют формы из жести. Чтобы формы не прогибались, в них вставляют распорные приспособления (крестовины, кольца и др.). Эти формы, оставляемые в отвержденных изделиях, в процессе эксплуатации вытравляются агрессивной средой. На Дорогомиловском химическом заводе формы из жести применяют для изготовления фаолитовых и фаолито-тексто- литовых эжекторов и некоторых других деталей вентиляци­ онных устройств, а также соединительных труб в установках непрерывного действия. В последние годы этот способ фор­ мования нашел применение и на других заводах.

Распорные приспособления в большинстве случаев из­ влекают из формы непосредственно после отверждения из­ делия, чтобы они не препятствовали смятию формы в ре­ зультате усадки фаолита при его охлаждении. Эта пред­ осторожность необходима для предупреждения возникнове­ ния напряжений и разрывов в изделиях из-за разности коэф­ фициентов линейного расширения железа и фаолита.

Способ изготовления изделий в формах с паровыми ру­ башками. Значительный интерес представляет в настоящее время почти' забытый способ формования и отверждения из­ делий из фаолита в стальных формах с паровыми рубаш­ ками (рис. 10). Этот способ дает возможность перерабаты­ вать фаолит в изделия даже при отсутствии полимеризационной камеры. Особое значение названный способ приобре­ тает в случае необходимости изготовления значительного количества одинаковых очень крупных аппаратов, не вмеща­ ющихся в обычные полимеризационные камеры. При изго-

52

'Паоооая рисаима

Фаолит

Фанера

планка

Pile. 10. Форма с паровой рубашкой. Фаолит укладывается в разъ­ емный стальной корпус формы, прижимается к нему гибкими листами

фанеры, закрепляемыми деревянными планками.

товлении царг для аппаратов по этому способу листы фаолита укладываются на внутреннюю поверхность разъемной формы и прижимаются к ней фанерой, которая,., в свою очередь* закрепляется деревянными планками, стягиваемы­ ми с фанерой болтами. Отверждение отформованного изде­ лия производится пуском пара в рубашку формы с посте­ пенным повышением его давления до 3 ат. Общая длитель­ ность термообрабртки 48 часов.

,Изготовление изделий из фаолита

Всвязи с необходимостью длительной термообработки фаолита при изготовлении изделий прессовым методом обычно применяют не стационарные пресс-формы, вмонтиро­ ванные в прессы, а съемные, позитивного типа или (для крупных изделий) пресс-формы с ручной запрессовкой с по­

мощью болтов и длинных (до 1,5 м) ключей.

53

При конструировании и расчетах пресс-форм необходимо учитывать, что фаолит даже в разогретом состоянии имеет высокую вязкость, из-за чего он плохо растекается и плохо заполняет узкие полости пресс-форм. Так, например, при разработке процесса фаолитирования кранов эксперимен­ тально установлено, что для надежного заполнения, прессформ фаолитом, разогретым до 45—50°, необходимо удель­ ное давление в пределах от 40 до 165 кг/cjii2, в зависимо­ сти от ширины заполняемых фаолитом полостей. В случаях, когда запрессовка производится с помощью пресса, и прес­ суемое изделие имеет небольшие размеры, не возникает серьезных затруднений для создания необходимого удель­ ного давления. Но когда изделие имеет большие размеры, как, например, вал разборной мешалки с площадью про­ дольного сечения до 5000 см2, и запрессовка производится вручную с помощью болтов, тогда не представляется воз­ можным создать даже минимальное указанное выше удель­ ное давление (40X5000=200000 кг). В этих случаях стремят­ ся создать такие конструкции изделия и соответствующие пресс-формы, чтобы имелась возможность заполнить фао­ литом все узкие полости формы в процессе ее сборки.

Обязательным условием успешной эксплуатации прессформ и получения качественных изделий является тщатель­ ная обработка рабочих поверхностей пресс-форм. Лучший вид обработки — шлифовка и хромирование. В таких прессформах может быть изготовлено до300 (а иногда и боль­ ше) изделий без брака, вызываемого прилипанием фаолита к стенкам пресс-формы. Хромирование необходимо периоди­ чески возобновлять.

Технология изготовления различных изделий из фаолита

разогревают в паровой камере, служащей обычно для • от­

54

средственного его соприкосновения с обогревательными элементами камеры. Поскольку фаолит быстро остывает во. время укладки его в пресс-формы, последние предваритель­ но разогревают до 70—80°, для чего обычно используют ка­ меры, служащие для термообработки изделий в прессформах. Стенки пресс-формы смазывают в разогретом со­ стоянии стеарином или машинным маслом, чтобы избежать прилипания фаолита.

Запрессовка. Пресс-форму заполняют фаолитом вручную и тщательно его уплотняют, при этом нужно стремиться удалить воздух из фаолитовой массы. Заполненнуюпрессформу закрывают, но не забалчивают, и в таком виде про­ гревают в паровой камере при температуре 80—90° в тече­ ние 1—2 часов. Этот режим способствует удалению лету­ чих, снижению усадки фаолита при дальнейшей его термо­ обработке, а также облегчает запрессовку. Насколько ве­ лико влияние температуры при запрессовке фаолита, мож­ но видеть из следующей таблицы удельного давления, не:- обходимого при запрессовке пробки фаолитированного крана диаметром 50 мм при различных температурах:

После прогрева заполненной фаолитом пресс-формы про­ изводят запрессовку под прессом или вручную при темпе­ ратуре 70—80°, соблюдая при этом все необходимые пред­ осторожности против перекосов и заклинивания отдельных деталей пресс-формы.

Термообработка. Термообработку запрессованного фаблиifa производят обычно в камерах с электрическим обогре­ вом, в которых заполненные пресс-формы быстрее нагрева­ ются‘до нужной температуры, чем в камерах с паровым обогревом. Это объясняется большой теплоемкостью прессформ и сравнительно малой мощностью паровых нагрева­ тельных элементов.

На различных предприятиях применяют различные теп­ ловые режимы процесса отверждения с варьированием тем­ пературы от 140° до 180° и длительности термообработки от 3,5 до 12 часов. Проведенное нами исследование процес­ сов отверждения фаолита в пресс-формах показало, что оп­ тимальной температурой является 140—150°С, при этом удельное давление должно быть не менее 5 кг/см2. Дли­ тельность термообработки зависит от толщины стенок отвер-

55

ждаемого изделия и от ряда других факторов. Обычно она устанавливается эмпирическим путем и составляет 3—5 ча­ сов.

Распрессовка готовых изделий. Большое влияние на ка­ чество изделий, получаемых в пресс-формах, оказывает то, насколько хорошо продуман способ освобождения готового изделия из пресс-формы. Устройство для распрессовкн должно исключать необходимость использования ударного инструмента: для этой дели целесообразно применять тот же пресс, который служит для запрессовки. Везде, где это воз­ можно, рабочие полости пресс-формы должны иметь конус­ ность. В тех случаях, когда имеются опасения, что изделие может быть повреждено при остывании за счет разности коэффициентов линейного расширения фаолита и стали, распрессовку необходимо производить из еще горячей прессформы.

При выемке изделия из пресс-формы или зачистке ее от остатков фаолита нельзя пользоваться стальным инструмен­ том, — для этой цели применяют прутки из латуни или меди..

Пути повышения прочности фаолитовых изделий

Существенным недостатком фаолитовых изделий (даже отвержденных под давлением) является их недостаточная прочность на изгиб и на удар. В'связи с этим найдена воз­ можность комбинированного использования фаолита с более прочными материалами: текстолитом, металлом и в послед­ нее время — стеклотекстолитом.

Фаолит-текстолит. Фаолито-текстолитовые изделия изго­ тавливаются таким образом, что их внутренняя поверхность, соприкасающаяся с агрессивной средой, выполняется из фаолита, отличающегося большой химической стойкостью, а наружная поверхность — из. пропитанной бакелитовым ла­ ком текстильной обмотки. Текстолит, не обладающий столь высокой химической стойкостью как фаолит, значительно превосходит его по прочности. Отверждение фаолито-тек- столитовых изделий производится по режиму -для фаолито­ вых изделий. Такое комбинированное использование мате­ риалов дало возможность повысить качество труб и аппа­ ратуры. Однако фаолито-текстолитовые изделия имеют пре­

выполненная из текстолита, не соприкасается' с агрессивной средой.

56

Фаолито-стеклотекстолит. В последние годы благодаря развитию производства стеклотканей появилась возмож­ ность заменить фаолито-текстолитовые изделия фаолито-стек- лотекстолитовыми. Дело в том, что стеклотекстолит значи­ тельно превосходит текстолит не только по прочности, но и по химической и тепловой стойкости. Стоимость стеклотек­ столита немного выше стоимости текстолита.

Насколько эффективно комбинированное применение фаолита со стеклотекстолитом, можно судить по следующим: примерам.

1)Всасывающие мешалки, выполненные из фаолита с металлическим сердечником, при работе в горячих соляно­ кислых растворах выходили из строя через 1—1,5 месяца изза поломки валов. Усиление валов этих мешалок 3—4 слоями стеклоткани, пропитанной бакелитовым лаком, обеспечило их безаварийную работу в течение более года.

2)В лабораторных условиях установлено, что усиление фаолита тремя слоями бязи, пропитанной фенольным лаком, повышает прочность материала на статический изгиб и на удельную ударную вязкость в 2,5 раза, усиление же фаолита тремя слоями . пропитанной лаком стеклоткани повышает прочность материала в 4,5 раза.

Металло-фаолитовые изделия. Большой интерес пред­ ставляют металло-фаолитовые изделия: бронированные ап­ параты, трубы, фаолитированные краны, насосы, вентили, а также различные изделия, армированные металлом. Однако

значительной усадки фаолита при его отверждении. Преодо­ леть эти затруднения не легко, но возможно. На этом мо­ менте следует остановиться более подробно.

По указанной выше причине попытки использовать фаолит для обкладки стальной чугунной аппаратуры или защи­ тить фаолитовые изделия стальной броней часто оканчивают­ ся неудачей: фаолит растрескивается и отста'ет от металла. Из-за разности коэффициентов линейного расширения и усадки в фаолите возникают внутренние однонаправленные напряжения. Напряжение растяжения в фаолите увеличи­ вается по мере охлаждения изделия и зачастую сопровож­ дается растрескиванием. Реже отвержденное изделие сохра­

57

грескивание связано, по-видимому, с неполным отверждени­ ем! фаолита, причем материал временно сохраняет некото­ рую способность к упругой деформации.

С указанными затруднениями автор столкнулся при разработке конструкции и технологии изготовления метал­ лических фаолитированных кранов. Фаолитовая обкладка кранов растрескивалась и отставала от металлического кор­ пуса крана. Затруднение было преодолено путем сближения коэффициентов линейного расширения и уменьшения усадки фаолита при отверждении. Сближение коэффициентов ли­ нейного расширения было достигнуто применением для от­ ливки кранов большого диаметра алюминия, у которого ко­ эффициент линейного расширения значительно выше, чем у чугуна. Кроме того., для обкладки корпусов кранов был при­

стигнуто путем прогрева фаолита до запрессовки при 80° в течение одного часа и подпрессовки его обкладки в изделии в процессе отверждения.

мешалки напряжения, возникающие в фаолитовой обкладке при ее остывании, локализуются на небольших участках (между отверстиями) и не достигают величин, превышаюхцих прочность фаолита. В другом случае валы изготовля­ лись с обкладкой из фаолита со стеклотекстолитом. Проч­ ность стеклотекстолитов на основе фенолоформальдегидной

возникающих в обкладке при ее охлаждении после отверж­ дения. Прослойка фаолита необходима для обеспечения не­ проницаемости обкладки.

Следует отметить, что в некоторых случаях удается до­ стичь положительных результатов, применяя для обкладки

58

аппаратов или отдельных их частей (например, крышек) вылежавшийся в течение двух—трех месяцев фаолит, преиму­ щество которого в том, что он содержит меньше летучих, чем совершенно свежий фаолит, и при отверждении подвер­ гается поэтому меньшей усадке.

На некоторых химических заводах, где фаолитовая ап­ паратура широко используется в производствах органиче­ ского и неорганического синтеза, успешно применяют способ бронирования аппаратов, изготовленных из фаолита обыч­ ным способом на деревянных формах при атмосферном дав­ лении. Фаолитовый аппарат вставляют в сварной стальной кожух, имеющий прорези для штуцеров и дополнительное отверстие вверху. Штуцера аппарата уплотняют фаолитовой замазкой, после чего в зазор между корпусом аппарата и кожухом заливают воду (для проверки герметичности), ис­ пользуя для этого упоминавшееся выше дополнительное от­ верстие в верху кожуха. Затем воду сливают, и зазор запол­ няют жидким цементным раствором. Такой аппарат может работать под давлением.

Приведенные примеры указывают лишь некоторые про­ веренные практикой, но далеко не единственные пути по­ вышения прочности фаолитовых изделий.

Пути повышения химической стойкости фаолитовых изделий

Специальным исследованием было установлено, что хи­ мическая стойкость фаолита в изделиях в основном зависит от следующих условий: полноты поликонденсации и пористо­

с агрессивной средой, что оказывает решающее влияние на скорость его разрушения. Кроме того, большая пористость

образцы одного и того же фаолита, отвержденные в разных условиях и имеющие в связи с этим различную пористость, обладают резко различной стойкостью при испытании в одинаковых химических агрессивных средах. Кислотостойкость наполнителя и полнота поликонденсации, определяю­ щая химическую стойкость связующего, имеют второсте­ пенное значение, так как показатели этих свойств изменяют­ ся в небольших пределах и оказывают заметное влияние

59