Ситаллы

Ситаллами называются стеклокристаллические материалы — про­дукты кристаллизации стекол с очень мелкими (0,01-1,0 мкм) рав­номерно распределенными по объему материала кристаллитами, сросшимися друг с другом или соединенными тонкими прослой­ками остаточного стекла.

В отличие от силикатных стекол, процесс кристаллизации кото­рых неуправляем и трудно осуществим, в ситаллах удается провести управляемую кристаллизацию. В результате можно получить мате­риалы с весьма однородной микрокристаллической структурой.

Благодаря такой структуре ситаллы обладают комплексом цен­ных физико-химических, механических и эксплуатационных свойств, которые позволяют успешно использовать их в качестве конструкционных и футеровочных материалов в химической про­мышленности. Ситаллы обладают высокой прочностью, термо­стойкостью, химической стойкостью в кислотах и щелочах. Они хорошо сопротивляются воздействию газовых сред при высоких температурах (хлор, хлороводород, сернистые газы и др.):

По способу производства, исходному сырью и важнейшим свойствам ситаллы подразделяются на два основных типа: техни­ческие ситаллы и шлакоситаллы.

Технические ситаллы изготавливают из стекла, полученного на основе оксидов с добавками минерализаторов, подбираемых в за­висимости от заданных требований к материалу и обеспечиваю­щих нужный ход кристаллизации. Они предназначены для приме­нения в машиностроительной, химической и родственных с ними отраслях промышленности.

Шлакоситаллы изготавливают из стекла, получаемого на осно­ве металлургических шлаков и кварцевого песка. Они предназна­чаются для строительных работ на промышленных объектах.

Основные свойства ситаллов приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Свойства ситаллов

Из ситаллов изготавливают футеровочные плитки, реакционные аппараты малой емкости и различные элементы химических аппаратов (горелки, колпачки ректификационных тарелок, царги колонных аппаратов, распределительные решетки, чехлы для термопар и др.).

Трубы из ситаллов диаметром 3—100мм пригодны для теплообменников, особенно при больших перепадах температур и действии абразивных пульп и суспензий. Весьма эффективно применение подшипников скольжения из ситаллов, например подпятников валов перемешивающих устройств, эксплуатируемых в условиях контакта с агрессивными средами при температурах до 540 °С.

СИЛИКАТНЫЕ ЭМАЛИ

Силикатная эмаль — это стекловидное покрытие, получаемое путем многократного наплавления стеклообразной шихты непосредственно на металл. Стеклообразная масса (шихта) наносится на поверхность металла либо путем напудривания сухого порошка (сухой способ), либо путем нанесения сметанообразной массы (шликера), получаемой путем размола сухой массы с 4—8 % глины и смешивания ее с водой (шликерный или мокрый способ).

В состав эмалевой шихты входят: различные горные породы (кварцевый песок, глина, мел, полевой шпат); добавки, улучшаю­щие сцепление эмали с поверхностью металла (Ni, СаО), обес­печивающие непрозрачность (ТiO₂, ZnО₂, SnO₂, фториды и др.); красители (Сr₂О₃ — зеленый цвет. ТiO₂ — белый цвет, Fе₂О₃ — ко­ричневый цвет и т. д.). Обязательным компонентом эмалевой шихты являются плавни — вещества, снижающие температуру плавления до 760—900 °С, так как процесс плавления идет на ме­талле. В качестве плавней используют буру, соду, поташ. Эмали­рование осуществляется путем обжига в печах.

Первоначально для химической аппаратуры разрабатывали со­ставы кислотостойкой эмали с высоким содержанием SiО₂. Одна­ко изменяя состав, возможно целенаправленно регулировать хи­мическую стойкость эмалей (увеличение содержания основных оксидов обеспечивает повышение стойкости эмалей в щелочных средах). Естественно, что независимо от химического состава силикатных эмалей недопустим их контакт с плавиковой кислотой. Практикой установлено, что самым надежным в эксплуатации является стеклоэмалевое покрытие толщиной 0,8—1,2мм. Это дос­тигается путем пяти-шестикратного наплавления шихты.

Различают два вида эмалей: грунтовые и покровные. Грунтовые эмали применяют для наплавления промежуточного буферного слоя, прочно соединяющегося с металлической поверхностью и компенсирующего разность температурных коэффициентов рас­ширения металла и наплавленного слоя из покровной эмали.

Покровные эмали используют для получения антикоррози­онного слоя покрытия, устойчивого к действию агрессивных сред в широком интервале температур (от -40 до 300 °С) и дав­лений (от 0 до 1,6 МПа).

По функциональному назначению покровные эмали условно можно разделить на следующие группы:

1) кислотостойкие, применяемые для защиты химического оборудования из стали и чугуна от воздействия кислых сред любой концентрации, за исключением плавиковой кислоты и ее произ­водных;

2) кислотостойкие с повышенной щелочестойкостью, приме­няемые для защиты химического оборудования из стали и чугуна от воздействия кислот любой концентрации, их солей и слабых растворов щелочей;

3) универсальные, применяемые для защиты химического обо­рудования из стали и чугуна от воздействия переменных (кисло­та — щелочь) и нейтральных сред;

4) специальные, самокристаллизующиеся в процессе наплавле­ния или кристаллизующиеся при специальной термической обра­ботке, с повышенными термомеханическими показателями.