3. Цветные металлы

Медь и ее сплавы. Для изготовления аппаратуры медь принимают в виде листов и труб. Медная аппаратура может работать при температуре до 250°С: при более вы­соких температурах прочность меди значительно снижается. Аппараты из меди изготовляют сваркой и пайкой. Ряд изделий изготовляют из меди прокаткой или штамповкой.

Медь устойчива против атмосферной коррозии, но при температуре выше 180°С она начинает окисляться. Коррозии меди в морской воде незначительна, однако при этом медь не должна контактировать со сталью. Медь стойка к серной кислоте и щелочам в отсутствие воздуха, но не проявляет коррозион­ной стойкости к азотной кислоте, аммиаку, влажному сероводороду, хлори­стому водороду, сухому хлору.

Латунь. Латунь представляют собой сплав меди с цинком и широко применя­ются для изготовления теплообменной аппаратуры. Они очень стойки к дейст­вию чистого кислорода, однако в растворах кислот быстро разрушается. Нель­зя применять латуни в аппаратах, соприкасающихся с аммиачными раствора­ми, хлоридами железа и меди.

Стойкость латуни к коррозии обычно выше стойкости чистой меди. На латунь сильно действуют азотная и соляная кислоты, относительно слабее - серная кислота. Латуни с увеличенным содержанием цинка проявляют повышенную стойкость в среде сероводорода.

Оборудование, изготовленное из латуни, при определенных условиях под­вержено особым видам коррозии (обесцинкование, коррозионное растрески­вание и т.д.) Поэтому для каждого случая применения латуни необходимо по справочнику установить условия поставки (химический состав) и эксплуата­ции.

Бронза. Бронза представляет собой сплав меди с оловом. Олово обеспечивает повышенную прочность и твердость сплава, но резко снижает его пластич­ность.

Применение оловянистой бронзы ограничивается изготовлением деталей для отдельных узлов оборудование. В настоящее время оловянистые бронзы заменяются более экономичными и прочными алюминиевыми бронзами – сплавами меди с алюминием. Промышленность выпускает также специальные бронзы, в которых не содержатся олово, но имеются добавки алюминия, мар­ганца, кремния и др.

Алюминий и его сплавы.Алюминий выгодно отличается от других конструкционных цветных металлов малой плотностью, высокой пластичностью, теплопроводностью и коррозионной стойкостью в атмосферных условиях. Механические свойства алюминия зависят от его химической чистоты.

Из алюминия изготовляют теплообменники, сосуды, аппараты, трубо­проводы. Однако прочность алюминия невысока, поэтому аппараты, изготов­ленные из алюминия, не могут работать при высоких давлениях. Максимально допустимая температура стенки аппаратов 150^оС.

В аппаратостроении все большее применение находят алюминиевые сплавы, которые превосходят алюминий и другие цветные металлы по многим свойствам, и, прежде всего по показателям прочности.

Алюминиевые сплавы очень чувствительны к изменению температуры. При повышении температуры временное сопротивление разрыву сильно пада­ет, при отрицательных же температурах — возрастает.

Алюминиевые сплавы выпускают в виде листов, плит, труб, профилей, прутков. Их применяют для изготовления крыш и верхних поясов резервуаров для хранения агрессивных нефтей, емкостей для жирных кислот, нефтепрово­дов, конденсационно-холодильного оборудования и т.д.

Сплавы никеля. Основными достоинствами сплавов никеля являются стойкость во мно­гих агрессивных средах и способность сохранять прочность при высоких тем­пературах, поэтому их применяют в тех случаях, когда требуются большая коррозионная стойкость в сочетании с высокими механическими свойствами при высокой температуре или с жаростойкостью. Детали, изготовленные из сплавов на никелевой основе работают при температуре до 980°С.

Никельмолибденовые и никельхромомолибденвые сплавы обладают вы­сокой стойкостью к коррозии в соляной и серной кислотах, которая во много раз выше стойкости нержавеющих сталей и в 10 раз выше стойкости латуней.

В аппаратостроении широко применяют сплав никеля, называемый монель - металлом. В его состав входит 67-69% никеля, 28% меди, 1,5-2,5% же­леза и 1-2% марганца. Монель-металл отличается очень высокой прочностью, пластичностью и хорошими антикоррозионными свойствами, однако при кон­такте с другими металлами коррозионная стойкость его падает.

Из монель-металла изготовляют пучки труб и трубные решетки тепло­обменников и холодильников установок, перерабатывающих агрессивные неф­ти, решетки реакторов установок каталитического крекинга, втулки насосов и т.д. Другим распространенным сплавом на никелевой основе является хастеллой, который поставляется в виде листов, труб и сортового проката. При высокой кислотоупорности во многих средах этот сплав обладает очень высо­кой прочностью (а_в=900МН/м²). Недостатком хастеллоя является склонность его к межкристаллитной коррозии.

Свинец. Свинец характеризуется низкой температурой плавления (327 ˚С), низ­кой прочностью и высокой пластичностью. Он применяется для защиты по­верхностей стальных аппаратов, соприкасающихся с агрессивной средой. В качестве конструкционного материала свинец почти не принимается. В ка­честве защитной обшивки свинец применяют чаще всего в холодильниках ра­бочего раствора сернокислого алюминия, в кислотных мешалках, промывных башнях, сушилках и т.д. Целиком из свинца изготовляют детали электро­фильтров, работающих на охлаждении кислот, трубы для кислот и т.д.

Титан. Титан применяют для изготовления аппаратов, работающих в таких аг­рессивных средах, как азотная кислота любой концентраций, влажный хлор, разбавленная серная кислота и т.д. Имея небольшую плотность, титан и его сплавы по прочности превосходят лучшие марки стали. Временное сопротив­ление разрыву титана марки ВТ 1-2 доходит до 750 МН/м².

Титан хорошо куется, штампуется, прокатывается, сваривается, удовле­творительно обрабатывается на металлорежущих станках. Эти свойства дела­ют его самым перспективным конструкционным материалом для изготовления оборудования, работающего в сильно агрессивных средах, однако стоимость титана пока очень велика, поэтому его применяют лишь для изготовления не­больших аппаратов и в качестве плакирующих слоев стальных аппаратов.

Сплавы титана являются надежным материалом для изготовления труб конденсационно-холодильного оборудования и деталей машин, соприкасаю­щихся с сильно агрессивными средами и подверженных эрозии. Титановые сплавы рекомендуется для изготовления аппаратов, работающих при темпера­туре не выше 350°С[ОЛ2-4].