книги из ГПНТБ / Завелев Г.И. Неметаллические футеровки для аппаратуры нефтяной и нефтехимической промышленности

вляют ±2 мм, допустимая конусность до 2 мм, водопоглощение 0,15%, кислотостойкость в серной кислоте 99—99,8%, а в 20%-ной соляной кислоте 96—99,3%. Плитки из каменного литья характе­ ризуются невысокой термостойкостью, а поэтому могут приме­ няться в условиях, когда резкие изменения температуры возможны только в интервале от 4 до 100° или плавные изменения (в тече­ ние 2—3 час.) в интервале от 4 до 180°. Прочность при сжатии составляет 2000 кГ/см2, при растяжении 200 кГ/см2, коэффициент

линейного расширения 10 ■ 10“6.

Плитки кислотоупорные (К) и термокислотоупорные (ТК) {ГОСТ 961-57) выпускаются прямые и клиновые. Кислотоупор­ ные плитки применяются в аппаратах с сильно агрессивными сре­ дами, но работающими без резких температурных перепадов. Термокислотоупорные плитки используются для футеровки аппа­ ратов с невысокой кислотностью, но эксплуатирующихся при высоких температурах и резких ее перепадах. Одна из сторон плитки для улучшения сцепления с замазкой или раствором имеет рифленую поверхность. Плитки выпускаются квадратные со сто­ роной 50, 100, 175 и 200 мм и прямоугольные длиной 100—250 мм и шириной 50, 75, 100 и ИЗ мм. Толщина плиток 10, 20, 25, 30, 35 и 50 мм.

Плитки кислотоупорные (К) должны иметь водопоглощение не более 5—7% , кислотостойкость 95—98% , прочность при сжатии 200—250 кГ/'см2 и выдерживать не менее двух теплосмен.

Плитки термокислотоупорные (ТК) имеют водопоглощение не более 6—10%, кислотостойкость 95—97%, прочность при сжатии 200—250 кГ!см2, термостойкость 6—8 теплосмен.

По водопоглощению и кислотостойкости керамические плитки несколько уступают плиткам из каменного литья, поэтому не ре­ комендуется применять их в тех случаях, когда впитывание раство­ ра в футеровку нежелательно, и при эксплуатации плиток в силь­ но агрессивных растворах. Преимуществом керамики перед камен­ ным литьем является меньшая хрупкость и более высокая термо­ стойкость.

Плитки керамические (метлахские) (ГОСТ 6787-53) выпу­ скаются двух классов А и Б. Для защиты аппаратов от коррозии обычно применяют плитки класса А. Керамические плитки выпу­ скаются квадратными, треугольными, шестигранными и восьми­ гранными. Наибольшие размеры квадратных и прямоугольных плиток 50—170 мм при толщине их 10, 13 и 17 мм. Метлахские плитки должны иметь кислотостойкость 98—99% и водопоглоще-

пие 0,2—4,0%.

Фарфоровые плитки имеют белый цвет и плотный черепок.

Они выпускаются квадратными размером 100 X 100 X 10 мм и шестигранными размером 115 X 100 X 10 мм и 100 X 50 X 10 мм.

130

Замазки «Арзамит» представляют собой связующий материал, полученный смешением растворителя и порошка. Разработаны замазки пяти марок, из них первые три замазки являются не­ теплопроводными, а четвертая и пятая — теплопроводными. За­ мазки «Арзамит-1» и Арзамит-4» стойки к кислым и нейтральным средам. Замазки «Арзамит-2» и «Арзамит-5» кислотощелочестойкие и их можно применять для футеровки аппаратуры, работаю­ щей с переменными средами, т. е. с переходом от кислой среды к щелочной и наоборот.

Аппараты, футерованные силикатными плитками или плит­ ками из материала АТМ-1 с применением замазок «Арзамит», могут эксплуатироваться при температурах до 140—150°. Как исключение допускается кратковременное повышение темпера­ туры до 170°. При более высоких температурах феноло-формаль- дегидная смола разлагается и при этом нарушается сцепление ее с поверхностью аппарата или плиткой.

Замазки «Арзамит» практически непроницаемы для жидкости при давлении до 3—5 ати, не разрушаются под действием воды, характеризуются высокой механической прочностью и высокими антикоррозийными свойствами. Замазки «Арзамит» изготовляются из двух компонентов: порошка и растворителя, состав которых изменяется в зависимости от назначения замазки.

Впорошок «Арзамит-1» входят наполнители (кварцевая мука

икремнезем) и ускорители твердения (паратолуолсульфохлорид). Порошок является отходом сахаринового производства. В каче­ стве второй составной части в замазки «Арзамит» входит рас­ творитель. Основной исходный компонент при получении раство­ рителя— феноло-формальдегидная смола, которая является свя­ зующим материалом в замазке. Сырьем для получения этой смолы являются фенол, формальдегид, соляная кислота и едкий Натр.

«Арзамит-2» также состоит из порошка и растворителя. В со­ став порошка, кроме кварцевой муки, входит сернокислый ба­

рий. В качестве ускорителя твердения используется паратолуол­ сульфохлорид. Растворитель замазки «Арзамит-2» приготовляют на основе феноло-формальдегидной смолы, полученной с другим соотношением фенола к формальдегиду, чем для замазок «Арза­ мит-1». Для придания смоле стойкости к щелочам в ее состав вво­ дят дихлоргидрин глицерина, а иногда и бензиловый спирт.

Замазки «Арзамит» быстро схватываются, поэтому их готовят перед применением. Замазку получают добавлением растворителя к порошку. Перед использованием растворителя образовавшуюся над ним конденсационную воду отделяют на делительной ворон­ ке или фильтровальной бумаге. В зависимости от вязкости рас­ творителя и марки замазки к 1 вес. ч. порошка добавляют 0,28— 0,6 вес. ч. растворителя. Замазка приготовляется в таком коли­ честве, чтобы ее можно было использовать в течение ЗО’мин. ра­ боты (не более) при температуре не выше 20—25°. Если^за это время замазка не израсходована, для дальнейшего применения она Не-

132

пригодна. Это объясняется тем, что смола растворителя под дей­ ствием паратолуолсульфохлорида начинает переходить из стадии А в стадию С и замазка быстро загустевает. Уменьшить вязкость добавлением растворителя к затвердевшей замазке не рекомен­ дуется, так как это приводит к понижению механической проч­ ности и химической стойкости замазки. При комнатной темпера­ туре замазки «Арзамит» схватываются в течение 6 час. и затвер­ девают в течение 24 час. При температуре 70° затвердевание про­ исходит в течение нескольких минут. Для окончательной поли­ меризации замазки «Арзамит» производят выдержку при комнат­ ной температуре в течение 6 суток, а затем восьмичасовую термо­ обработку при 80—100°.

Замазка «Арзамит-1» стойка к действию кислых агрессивных сред, не являющихся сильными окислителями, к бензину, беНзолу, толуолу и другим средам. Она Не стойка к азотной кислоте (до 35%-ной концентрации), ацетону, метанолу, едкому натру, нитробензолу, фенолу.

Замазка «Арзамит-2» стойка к щелочным средам, поперемен­ ному действию кислот и щелочей, бензину и бензолу. Она не стойка к азотной кислоте (до 35 %-ной концентрации), ацетону, нитробензолу и другим средам.

Для футеровки теплообменной аппаратуры углеграфитовыми плитками применяют теплопроводные замазки «Арзамит-4» и «Арзамит-5».

«Арзамит-4» является кислотостойкой замазкой, которую при­ меняют при футеровке аппаратов, работающих с кислыми агрес­ сивными средами. «Арзамит-5» — кислотощелочестойкая замазка, она применяется в аппаратах, подвергающихся периодическому воздействию кислот и щелочей.

Замазка «Арзамит-4» стойка к действию кислых агрессивных сред, к раствору соды, четыреххлористому углероду, бензину, бензолу. Не стойка она к действию ацетона, этилацетата и щело­ чей.

Замазка «Арзамит-5» стойка к щелочным средам, переменному действию кислот и щелочей, не стойка к ацетону и этилацетату. Обе замазки стойки к фтористоводородной кислоте средних кон­ центраций и не стойки к действию окислительных сред.

4. Футеровка аппаратов штучными материалами

Стальные и чугунные аппараты, подлежащие футеровке, должны иметь достаточную жесткость, так как в случае их дефор­ мации в футеровке могут образоваться трещины, через которые агрессивный раствор проникнет к корпусу. Перед футеровкой аппарат испытывается на герметичность. В сварных аппаратах, эксплуатирующихся при давлениях свыше 0,5 ати, футеровка производится только после испытаний, проведенных по правилам Котлонадзора. Для повышения долговечности футеровок, осо-

133

бенно из штучных материалов, необходимо предусмотреть умень­ шение вибрации аппарата. Нельзя жестко сочленять аппарат с площадками, предназначенными для установки приводных или движущихся механизмов, которые могут вызвать вибрацию.

Корпус аппарата, предназначенный для оклейки пластикатом или гуммирования, не должен иметь выпуклостей и вмятин глу­ биной свыше 3 мм, а для окраски и футеровки штучными мате­ риалами — глубиной свыше 5 мм. Острые углы аппарата тща­ тельно закругляют. Радиусы закруглений должны составлять не менее 5 мм.

В зависимости от агрессивности среды и рабочих температур применяют двуслойные и трехслойные футеровки.

До начала футеровки в штуцера, люки, лазы и патрубки вста­ вляют на замазке вкладыши, которые изготовляются из свинца, кислотостойкой стали, каменного литья, текстолита, керамики, винипласта и других материалов.

При двуслойной и трехслойной футеровках плитки или кир­ пичи укладывают с перекрытием швов, чтобы создать большую непроницаемость для агрессивной среды. Для футеровки аппа­ рата плитки подбираются одинаковых размеров; они должны быть чистыми и сухими.

Цементы и замазки хорошо сцепляются только с чистой по­ верхностью, поэтому аппарат перед футеровкой очищают от грязи, окалины и ржавчины.

Перед укладкой плит поверхность аппарата или предыдущего слоя футеровки окрашивается раствором сметанообразной кон­ систенции, в состав которого входят жидкое стекло и наполни­ тель в соотношении 1 : 1. В качестве наполнителя обычно при­ меняется порошок для кислотоупорных замазок (ВТУ МХП 9059-56). Он содержит размолотые отходы каменного литья (80%) и естественный базальт (20%). В наполнитель добавляется уско­ ритель твердения — кремнефтористый натрий.

После окраски наносят слой шпаклевки тестообразной кон­ систенции толщиной 1—2 мм из жидкого стекла и наполнителя, замешанных в отношении 0,45:1. Каждый нанесенный слой окраски и шпаклевки сушат в течение 12 час. на воздухе и 12 час. при температуре 30—35°. До шпаклевки верхнего днища аппа­ рата целесообразно предварительно приварить сетку к защищае­ мой поверхности. При кладке одну плоскость плитки и все ее ребра покрывают слоем замазки, затем плитку устанавливают на место и сильно прижимают к футеруемой поверхности. При кладке плиток необходимо, чтобы швы были ровные и минималь­ ной толщины. Выдавленная излишняя замазка с поверхности швов снимается.

После сушки шпаклевки на дно аппарата укладывают один ряд плиток впритык к стенке аппарата. Затем по его цилиндри­ ческой части укладывают первый ряд, а после этого заканчивают укладку плиток на днище аппарата. Второй и третий футеровоч-

134

ные слои плиток укладывают в том же порядке. При укладке плиток необходимо, чтобы вертикальные швы верхнего ряда по отношению к соседним швам нижнего ряда были сдвинуты на одну треть плитки. Швы между соседними плитками должны быть полностью заполнены кислотоупорной замазкой и иметь толщину не более 2—3 мм, если не предусмотрена специальная разделка шва. При футеровке вертикальных аппаратов кладка плиток первого, нижнего, слоя ведется по деревянной коль­ цевой опалубке, которая препятствует сползанию плиток до за­ твердевания цемента. Последующие слои укладываются, как указано выше.

Футеровка аппаратов крупными штучными материалами — кислотоупорным кирпичом, фасонными камнями — осуществляется

чиваются только окраской. Толщина швов допускается 2—3 мм и более. В процессе проведения футеровочных работ, а также во время перерывов в работе необходимо поддерживать в помеще­ нии, где установлен аппарат, постоянную температуру не ниже 10°, а внутри аппарата не ниже 15—20°. При сушке футеровки нельзя допускать резкого повышения температуры, так как футе­ ровка может растрескаться вследствие усадки или образования вздутий. Сушка окрашенной поверхности и шпаклевки корпуса аппарата продолжается 12 час., сушка футеровки первого слоя — 24—26 час., не считая подсушивания в процессе кладки, сушка шпаклевки на первом слое футеровки — 12 час. По окончании футеровки сушку всего аппарата ведут в течение 5 суток: 2 суток при 20°, третьи сутки при 30—40° и последующие при 50—60°. После окончания сушки, если аппарат предназначен для эксплуа­ тации в растворах кислот низких концентраций, швы футеровки подвергаются окисловке, в результате которой выделяется из непрореагировавшего силиката натрия гель кремнекислоты. Для окисловки в аппарат наливают на 2—3 суток серную кислоту концентрацией не ниже 20—30% или 2 суток смачивают швы той же кислотой по 3—4 раза в сутки.

Качество футеровки контролируют простукиванием дере­ вянным молоточком. Звук при ударе должен быть звонким метал­ лическим. На швах не должно быть вздутий и трещин. Нагре­ вать и охлаждать отфутерованную аппаратуру нужно равномерно, не допуская резких перепадов температуры. Если применяется острый пар, он должен быть направлен вверх, а не на слой футе­ ровки. Недопустима промывка футерованного аппарата водой, особенно горячей, так как вода вымывает замазку из швов. Для промывки следует использовать подкисленную воду, содержа­ щую 0,5—1 % серной кислоты.

При футеровке аппаратов кислотоупорными плитками, уклады­ ваемыми на замазке из жидкого стекла, применяют заполнение швов замазками «Арзамит». Во время укладки между рядами пли-

135

ток по горизонтали устанавливают деревянную рейку, по которой подгоняют следующий ряд плиток. Между плитками оставляют вертикальный шов, равный по ширине горизонтальному шву. Следующий ряд плиток укладывается так, чтобы швы плиток предыдущего ряда перекрывались плитками следующего ряда. Так получают ровные швы с глубиной, равной толщине плитки, и шириной 7—8 мм. Перед заполнением замазкой шов очищают от пыли, обрабатывают 10%-ным спиртовым раствором соляной кислоты и просушивают. На подготовленную поверхность шва наносят при помощи кисточки жидкую замазку, состоящую из порошка и растворителя в соотношении 1 : После того как слой затвердеет (через 24—48 час.), шов заполняют стандартной замазкой, которую тщательно заглаживают железной или фарфо­ ровой лопаточкой, смоченной в растворителе. После затвердева­ ния замазка, заполняющая шов, должна иметь стекловидный блеск.

Перед футеровкой внутренняя поверхность аппарата подвер­ гается пескоструйной обработке. Затем на очищенную поверхность наносят подслой из резорцино-феноло-формальдегидной смолы или бакелитового лака в смеси с графитом. Покрытие наносят в два слоя, причем каждый слой просушивают в течение суток. В зим­ ний период работу производят в закрытом помещении при темпе­ ратуре 18—20°.

При футеровке на теплопроводных замазках под плиткой оста­ вляют небольшое количество связующего материала, поэтому размеры плиток подбирают так, чтобы расстояние между плиткой и поверхностью аппарата было минимальное. При футеровке аппаратов небольших диаметров стандартные плитки из мате­ риала АТМ-1 разрезают на небольшие плитки. Для придания шеро­ ховатости поверхностям плиток и улучшения адгезии их с замаз­ кой рекомендуют плитки предварительно обрабатывать пескоструением. Аппаратуру футеруют в два слоя с перекрытием швов. В качестве вяжущего материала при футеровке применяют тепло­ проводные замазки «Арзамит-4» или «Арзамит-5». Количество при­ готовленной замазки должно быть рассчитано на расходование ее в течение 20—30 мин. На подогнанные плитки последовательно наносят лопаткой замазку, а затем с сильным нажимом ставят плитки на место. Ширина шва должна быть не более 1—1,5 мм, так как при излишнем количестве замазки снижается теплопере­ дача. После окончания футеровки всей поверхности аппарата в один слой аппарат выдерживают в течение 4—5 суток. Второй слой плиток наносят в той же последовательности, как и первый (сначала на днище, потом на обечайки), с перекрытием швов

136

к металлической поверхности аппарата возможна для аппаратов, где допускается наружный обогрев. Перед нанесением покрытия поверхность аппарата очищают от ржавчины, окалины и загряз­ нений при помощи пескоструйного аппарата или металлических щеток, а затем обезжиривают бензином «калоша». На чистую обезжиренную и высушенную поверхность наносят три слоя пер­ хлорвинилового клея. Первый слой наносят на металлическую поверхность не позднее чем через 4—6 час. во избежание образова­ ния на свежей поверхности продуктов коррозии. Для первого слоя целесообразно применять перхлорвиниловый клей марки Д-10 (10%), состоящий из 10 вес. ч. перхлорвпниловой смолы (ВТУ МХП 1719-46) и 90 вес. ч. дихлорэтана (ГОСТ 1942-43). Вто­ рой и третий слои наносят более густым клеем с содержанием смолы в количестве 13—15%. Сушка первого и второго слцев клея длится 2—3 часа, третьего — 4—8 час. Аппарат оклеивают пу­ тем одновременного разогрева наружной поверхности его до тем­ пературы 140—150° и приклейки пленки к внутренней поверх­ ности. Нагрев металлической поверхности применяется для уда­ ления растворителя из клея, пластификации перхлорвиниловой смолы и придания эластичности пленке для обеспечения легкости приклеивания ее к металлу. Поверхность нагревают небольшими участками при помощи водородного пламени, светильного газа и паяльной лампы. При нагреве поверхности металла наблюдается закипание клея — образование светложелтых пузырей. По окон­ чании кипения клея пленку винипласта прижимают руками, обмотанными бельтингом или в рукавицах, к стенке аппа­ рата для удаления воздушных пузырьков. Затем пленку при­ жимают к стенке аппарата специальным катком с электрообог­ ревом.

Футеровку тонким листом не рекомендуется выполнять при вибрационных нагрузках аппаратов и в том случае, если они будут подвергаться воздействию кислот высокой концентрации. Более надежная защита от коррозии достигается применением футеровки стальных аппаратов листовым винипластом большей толщины. При этом изготовляется винипластовый вкладыш. За­ зор между корпусом металлического или железобетонного аппа­ рата и винипластовым вкладышем заполняется кислотоупорным цементом или раствором на портланд-цементе.

138