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

Ф-4 обладает исключительно высокими диэлектрически­ ми свойствами (превосходя все другие пластики), которые почти не изменяются от колебаний температуры, влажности, а также частоты тока. Тангенс угла диэлектрических потерь равен 0,0002, а диэлектрическая постоянная — 2.- Допуска­ емая рабочая температура эксплуатации изделий из Ф-4 не должна превышать 250°. При температуре 320°С матери­ ал становится прозрачным и приобретает пластичность, а при 450°С начинается его термическое разложение. Фторо- пласт-4 не горюч.

Ф-4 отличается хорошей морозостойкостью. Пленки из Ф-4 сохраняют эластичность при температурах ниже —100°С.

Ф-4 обладает хорошими физико-механическими показа­ телями. Однако большим недостатком его является некото­ рая хладотекучесть, увеличивающаяся с повышением тем­ пературы. При удельных нагрузках 30—50 кг/см? уже появ­ ляется заметная остаточная деформация, а при давлениях 200—250 кг/см2 материал переходит в область регулярно­ го течения. Хладотекучесть Ф-4 используется при изготов­ лении пленки на вальцах и труб на штранг-прессе. При на­ гревании раскатанных на холоду образцов их размеры сокра­ щаются, а при температурах выше точки перехода образцы стремятся принять первоначальные размеры и форму.' По­ этому холоднотянутые изделия перед применением рекомен­ дуется прогревать при температуре, превышающей на 15— 20° температуру эксплуатации.

Основным методом переработки Ф-4 является таблетирование на холоду при удельных давлениях 300—350 кг/см2, а затем спекание в свободном состоянии формованных образ­ цов при температуре 375±10° с последующим охлаждением изделий. При этом скорость охлаждения определяет струк­ туру материала изделия, а следовательно, и его физико-ме­ ханические показатели. Изделие, подвергшееся резкому ох­ лаждению (так называемой закалке), имеет более высокие показатели предела прочности при разрыве и относитель­ ного удлинения, но меньшие значения модуля упругости, чем незакаленное изделие. Поскольку теплопроводность ма­ териала невелика, закалка эффективна только для тонко­ стенных изделий. Закаленные изделия целесообразно экс­ плуатировать только в условиях нормальной температуры, так как при повышенных температурах закалка исчезает.

Следует также иметь в виду, что при спекании таблетированного изделия материал дает усадку. При этом, чем

86

выше было уд. давление при прессовании таблетки,- тем меньше усадка. Обычно усадка колеблется в пределах 4— 5%, до 10%. Поэтому изделия получаются по 9 классу точ­ ности.

Изделия сложной формы, имеющие более точные допус­ ки, должны подвергаться дополнительной механической об­

стью и твердостью, этот процесс не вызывает затруднений. В некоторых случаях в порошок полимера перед табле-

тированием добавляют минеральные наполнители — слюду, кварцевую муку, асбестовое волокно. Это вызывает то или другое изменение физико-механических свойств полимера.

Политетрафторэтилен находит широкое применение всю­ ду, где от материала требуется хорошая теплостойкость, хи­ мическая стойкость и высокие диэлектрические показатели. Из этого материала изготавливаются: химически стойкие детали — трубы, стаканы, вентили, краны, мембраны и др.; уплотнительные детали — прокладки, сальниковые набивки, манжеты, сильфоны и др.; электро- и радиотехнические из­ делия — пластины, диски, кольца, цилиндры, пленки и др., а также изоляция проводов и кабелей; пористые изделия.

В качестве примера ниже приводится способ изготовле­ ния и-з Ф-4 такого сложного изделия как сильфон, применя­ емый в качестве основной части сильфонного насоса для пе­ рекачивания агрессивных жидкостей.

Сильфон — гофрированная камера, применяемая в ка­ честве патрубка для: герметического соединения взаимоперемещающихся деталей машин и аппаратов; привода к управ­ ляемой аппаратуре (вентили, клапаны); упругого чувстви­ тельного элемента в измерительных приборах (манометрах и др.). Сильфон является полым изделием, которое невозмож­ но изготовить методами литья или прессования с использо­ ванием обычных пресс-форм. Сильфон изготовляют в специ­ альной пресс-форме с применением арматуры для формова­ ния геометрически сложной формы полости изделия. Основ­ ными частями пресс-формы являются внутренний цилиндр

поджимается струбцинами, что обеспечивает контакт между двумя соседними таблетками по их наружным или внутрен­ ним окружностям. Наружные кольцевые вкладыши вЫпол­

87

няются. разъемными. Материал для их изготовления — ме­ талл или гипс. Внутренние кольцевые вкладыши — неразъ­ емные — изготавливаются из легкоплавкого сплава или гип­ са. После спекания заготовок пресс-форму раскрывают и ос­ вобождают готовый сильфон от наружных и внутренних вкладышей. Наружные разъемные кольцевые вкладыши легко снимаются с изделия. Освобождение изделия от внут­ ренних неразъемных вкладышей производится следующим образом: если вкладыши сделаны из гипса, то их растворя­ ют в горячей воде; если из легкоплавкого сплава, то для уда­ ления их пользуются генератором высокой частоты. Металл разогревается, плавится и вытекает из изделия, прежде чем само изделие успеет прогреться.. Поэтому быстрый нагрев и плавление арматуры не отражаются на качестве изделия. Вкладыши из легкоплавкого сплава можно отливать на вы­ сокопроизводительных литьевых машинах. Сильфонный на­ сос служит для перекачивания агрессивных жидкостей. Он отличается от обычного поршневого насоса тем, что функ­ цию движущегося в цилиндре поршня здесь выполняет силь­ фон, соединенный-с клапанной коробкой, в которой установ­ лены два (всасывающий и нагнетательный) клапана.

Изготовление труб. Трубы из фторопласта-4 делают диа­ метром от 25 до 200-л-ш и длиной до 2000 мм. Максимальная толщина стенки равна 1/10 радиуса трубы.

Трубы из Ф-4 изготавливают при помощи металлической трубы с внутренней шероховатой поверхностью п вставлен­ ного в нее стержня с коническим раструбом внизу. Между трубой и стержнем засыпается порошок Ф-4. Затем подъе­ мом стержня, имеющего конический раструб, порошок уп­ лотняется. После этого металлическая труба вместе с заго­ товкой нагревается до температуры 370—380°. При охлаж­ дении происходит усадка полученной из Ф-4 трубы, и она легко вынимается из металлической трубы.

Футеровка аппаратуры. Футеровке стального корпуса ап­ парата предшествует предварительная обработка его поверх­ ности пескометом. Футеровка заключается" в напрессовании на поверхность аппарата слоя фторопласта. Для этого при­ меняется заготовка из трубы нужного диаметра и толщины. Температура прессования 370—390°; уд. давление 100—

250кг/см2.

Украя аппарата отрезок трубы из Ф-4 развальцовывает­ ся при нагревании вокруг фланца, огибая его по всей на­ ружной поверхности.

Р8

Аналогично производится футеровка крышки аппарата: между крышкой и корпусом ставится прокладка из Ф-4, ко­ торую можно делать путем сварки из отдельных секторов. Выводы из аппарата делают через металлические, патрубки с наружной резьбой на их цилиндрической части.

Внутренняя часть патрубка и фланец футеруются так же, как и аппарат. Вставленный патрубок прижимается гай­ кой; на навинтованную часть его надевается фланец, на ко­ торый развальцовывается оставленный конец внутренней фу­ теровки патрубка.

Наклейка слоя фторопласта на металл не получила боль­ шого распространения, т. к. при этом частично разрушается сам фторопласт, а прочность склейки все же невелика.

Обработка Ф-4 может быть произведена, например, по­ гружением в раствор, состоящий из 1 г-мол металлического^ натрия, 1 г-мол нафталина на 2 литра тетрагидрофурана. Разрушение Ф-4 идет на глубину 1 мк. Приклеивается Ф-4 любым клеем.

Фторопласт-3

Полйтрифторхлорэтилен, или фторопласт-3, является полимером монохлортрифторэТилена. Ф-3 выпускается в ви­ де тонкого рыхлого порошка, из которого получается полу­ прозрачный роговидный материал от бесцветного до темнокоричневого цвета. Ф-3 выгодно отличается от Ф-4 повышен­

надлежит к числу химически стойких материалов: он стоек ко всем кислотам и щелочам и не растворяется на холоду ни в одном растворителе; но в отличие от Ф-4 набухает в не­ которых органических веществах. Ф-3 разрушается при дей­

переработки таких термопластов, как полистирол, оргстекло

89

Н Е У Г О Д О В П. П„

инженер завода «гАкрихин»

ХОЛОДНОЕ ЛИТЬЕ ИЗ ГРАФИТОПЛАСТОВ АППАРАТУРЫ И ХИМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

За последние годы в отечественной и зарубежной про­ мышленности большое распространение получили изделия из графита, угля и пластических масс с графитовым наполне­ нием — графитопластов.

Это объясняется высокой коррозионной стойкостью к большому количеству химически активных сред, незначи­ тельным коэффициентам трения, высокой теплопроводностью

итермической стойкостью графитопластов.

Вотечественной промышленности нашли применение графитопласты марок ATM-1, АТМ-10, АТМ-1Г и пропитанный

графит. До последнего времени при изготовлении изделий из этих материалов пользовались методами прессования при давлении и повышенной температуре.

Существующие способы переработки в изделия этих ма­ териалов не дают возможности изготавливать сложные и крупногабаритные .изделия (аппаратуру, колонны и др.).

В докладе освещается опыт применения парахлорбензолсульфокислоты, солянокислого анилина, фенилуретилансульфохлорида, кубового остатка гексаметилендиамина и др. в качестве ускорителей или отвердителей, вызывающих кон­ денсацию фенолформальдегидных, эпоксидных и фуриловых смол при обычной температуре.

Изделия из графитопластов разработанных рецептур из­ готовляются не методом прессования, а методом литья без давления в закрытые или открытые формы, выполненные из винипласта, стали, формовочной земли и т. д.

91

Для получения более плотных отливок после заливки форм применяют вибрацию—механическую или ультразву­ ковую. Это дает возможность получать >изделия повышенной механической прочности, уменьшить пористость отливок.

Приготовленные составы графитопластов можно разли­ вать в формы (кокили), как металлы, при температуре мас­ сы графитопластов от 10 до 20°. Методом холодного литья из графитопластов можно изготовлять сложные и крупногаба­ ритные изделия. Время затвердевания графитопластов мож­ но' регулировать в зависимости от качества и количества отвердителя.

На основании проведенных опытов удалось создать не­ сколько 'новых видов графитопластов, обладающих литей­ ными свойствами.

Методом холодного литья было изготовлено большое ко­

тов, теплообменники, поглотительные колонны, реакционные аппараты.

Применение материала в качестве связующего для футеровочных работ .(замазки) позволяет без выдержки и по­ лимеризации через 60—120 минут после ремонта или новой футеровки пустить оборудование в работу.

Практика, эксплуатации арматуры, насосов, теплообмен­

92

Испытания проводились также при температурах от —30 до 150°; механическая прочность по всем показателям при повышении температуры снижалась, при понижении темпе­ ратуры — несколько повышалась. При конструировании из­ делий необходимые расчетные данные механической прочно­

93

сти .должны соответствовать максимальной температуре экс­ плуатации.

При подборе литьевых композиций для изделий из графитопластов НЛ, 2ФНЛ или 5ЭФНЛ следует учитывать их фи­ зико-механические свойства и химическую стойкость.

Необходимо иметь в виду, что в настоящее время наибо­ лее доступной и дешевой является фенолформальдегидная смола ВИАМ-Б. Фуриловая смола в два раза дороже, но есть все основания ожидать, что в ближайшее время она вполне сможет конкурировать в ценах с фенолформальде­ гидными. Эпоксидные смолы пока имеют высокую стои­ мость.

Графитопласт литьевой НЛ химически стоек почти ко всем кислотам, за исключением сильных окислителей, и к кислым растворителям. Графитопласт 2ФНЛ стоек к боль­ шинству неокислительных кислот, щелочных солей и раство­ рителей; к сильно окислительным средам — азотной, хромо­

Графитопласт 5ЭФНЛ стоек к кислым и щелочным сре­ дам и к нефтяным продуктам; практически на него не дей­ ствуют органические растворители, спирты и углеводороды.

Наибольший интерес в настоящее время представляют графитопласты на фуриловой и фенолформальдегидной ос­ нове.

Все литьевые графитопласты в своем составе имеют 5% графита чешуйчатого. Последнее объясняется тем, что кри­ сталлы чешуйчатого графита, имея вытянутую форму, улуч­ шают антифрикционные свойства графитопластов и повыша­ ют их ударную вязкость.

Способ приготовления графитопластов

В заводских условиях при небольших объемах работ со­ ставы графитопластов можно приготавливать, отвесив, со­ гласно таблице, все компоненты, кроме отвердителя, и загру­ зив их в растворомешалку. Последнюю включают на 10— 30 минут, после чего' состав считается подготовленным к применению для футеровки или литья.

Отвердитель добавляется в составы перед употреблением за 10—15 минут.

94

Футеровка

Аппаратура, подвергающаяся футеровке, должна иметь достаточную жесткость стенок и днища, поверхность должна быть очищена от ржавчины до блеска химическим (соляной кислотой) или механическим способом (шарошками, песко-' струйной или дробеструйной очисткой).

Замазки для футеровки на фенолформальдегидной, _ фуриловой или эпоксидной'основе при применении отвёрдителей имеют слабокислую реакцию, что вызывает образова­ ние на очищенном металле окисных пленок, уменьшающих в несколько раз адгезию. Поэтому футеровку необходимо вести по подслою. В качестве подслоя успешно применяется жидкое стекло, бакелитовый лак, клей БФ. Лучшевсего делать подслой на смоле'ВИАМ-Б. В жидкое стекло, бакели­ товый лак или смолу ВИАМ-Б насыпают электродный гра­

аппарата, высушивают на воздухе или с подогревом электри­ ческими печами (до температуры 50—60°), после сушки зачищают поверхность мелкой шкуркой, затем процесс нанесения подслоя повторяют два-три раза, после чего мож­ но приступать к футеровке.

Футеровка ведется обычным способом: свежеприготов­ ленную замазку с добавкой ускорителя наносят тонким сло­ ем на подслой и плитку из АТМ-1 или другого материала; плитку плотно прижимают к стенке аппарата до выдавлива­ ния замазки в швах. Качество покрытия зависит и от того, насколько плотно поставлены между собой плитки. После окончания футеровки необходимо дать выдержку в течение 3—8 часов, после чего аппарат осматривается и пускается в эксплуатацию.

Футеровку необходимо производить в перчатках, при хорошей вентиляции.

Чугунные аппараты емкостью 3000 л, футерованные по описанному способу плиткой АТМ-1 и графитопластом НЛ в качестве замазки, работали в течение 2,5 лет. Всего было футеровано 45 аппаратов емкостью от 250 до 3000 л с тепло­ передачей. Эти аппараты успешно эксплуатировались в агрессивных средах при резких температурных толчках.

Следует, однако, отметить, что в стальных аппаратах емкостью 6000 л из-за недостаточной жесткости и различия

95