6. Футерование химического оборудования термопластами. Защитное действие полимерных покрытий и футеровок в общем случае определяется их химической стойкостью в конкретной агрессивной среде, степенью непроницаемости (барьерная защита), адгезионной прочностью соединения с подложкой, стойкостью к растрескиванию и отслоению, зависящей от внутренних механических свойств полимера и подложки, неравновесностью процессов формирования защитных слоев и соединений.

Наибольшее распространение при футеровании химического оборудования получили листы и пленки из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), политетрафторэтилена (ПТФЭ), поливинилхлорида (ПВХ), пентапласта (ПТ) и других композиционных материалов. Для повышения физико-механических и защитных свойств, износостойкости листовые футеровочные материалы наполняют минеральными наполнителями (сажа, графит, сернокислотная обработка, ионная бомбардировка и др.). Для повышения адгезионной активности по отношению к клеям листовые материалы дублируют различными тканями.

Правильно выбранный способ антикоррозионной защиты позволит обеспечить максимальную долговечность защиты химического оборудования в конкретных условиях его эксплуатации.

12.3. ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛА НА КОНСТРУКЦИЮ АППАРАТА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Правильный выбор конструкционного материала оказывает непосредственное влияние на технологичность отдельных деталей и узлов, сварных, паяных и клеевых соединений, а также на конструкцию проектируемого аппарата или машины.

Технологические свойства конструкционных материалов в значительной степени определяют выбор способа изготовления из него отдельных деталей и узлов.

Например, большинство чугунных деталей получают методом литья. Изделия из стали, наряду с литьем, могут быть получены резанием, ковкой, штамповкой, гибкой из стального проката. Способы соединения отдельных деталей также зависят от вида конструкционного материала: для стали

– сварка, для цветных металлов − пайка, для пластмасс – клейка.

12.3.1. Конструкционные особенности аппаратов из высоколегированных сталей

Основным способом соединения отдельных элементов стальных аппаратов является сварка.

Высокое качество сварных соединений обеспечивается совокупностью конструктивных и технологических решений, принимаемых на этапах выбора материалов конструкции, размеров и формы деталей, рациональных способов изготовления, сборки и сварки.

284

Существуют различные способы сварки:

−термическая – дуговая, электронно-лучевая, плазменная, лазерная, газовая, электрошлаковая, термитная, многодуговая;

−термомеханическая– контактная, прессовая, кузнечная, диффузионная, высокочастотная, печная и др.;

−механическая – холодная, сварка взрывом, ультразвуковая, сварка трением, магнитно-импульсная.

Кроме того, сварка может быть автоматической, полуавтоматической и ручной.

Выбор способа сварки во многом определяется отношением металла к термомеханическому циклу сварки, так как при перегреве сталей происходит выгорание легирующих элементов, приводящее к потере их химической стойкости и механической прочности.

Поэтому при конструировании сварных аппаратов проектировщик должен выполнить следующее:

−выбрать способ сварки;

−выбрать тип сварного шва;

−выбрать схему подготовки кромок с учетом способа сварки;

−разработать конструкцию сварного шва.

1.Способ сварки. Способ сварки выбирается в зависимости от вида конструкционного материала свариваемых частей, их геометрических размеров и формы. Наиболее распространенным видом сварки является электродуговая автоматическая сварка под флюсом, а также полуавтоматическая и ручная дуговая сварка.

2.Тип сварного шва. Тип сварного шва зависит от расположения свариваемых поверхностей, доступности места сварки с учетом выбранного метода сварки. Как видно из рис. 12.1, свариваемые детали соединены встык и в местах сварки имеют одинаковую толщину. Практика эксплуатации сварных аппаратов показала, что сварка встык является наиболее надежным типом сварного шва.

285

Рис. 12.1. Сварка встык:

а– полый вал; б − д – соединение обечайки с трубной решеткой;

е– соединение бобышки с обечайкой; ж – соединение фланца с обе-

чайкой

3.Подготовка кромок (рис. 12.2). Обработка кромок зависит от толщины свариваемых листов и метода сварки. Разделка кромок под углом необходима в тех случаях, когда требуется увеличить степень участия металла электрода в формировании структуры сварного шва. Например, при сварке нержавеющей стали с углеродистой разделка кромок обязательна для того, чтобы избежать растрескивания шва. Двухсторонняя разделка кромок служит для того, чтобы в сварном шве доминировал материал электрода, а также при сварке листов толщиной более 50мм.

4.Конструкция сварного шва. Конструкция сварного шва должна обеспечить хорошее качество сварки и сохранение прочностных и коррозионных свойств металла конструкции.

Кроме соединения встык, используют соединения втавр и внахлест (рис. 12.3).

Как уже отмечалось, длительный перегрев легированных сталей, даже содержащих титан или ниобий, приводит к выгоранию легирующих добавок

ипотере сталью коррозионной стойкости. Поэтому для сохранения состава и структуры сварного шва необходимо соблюдать следующие условия:

286

Рис. 12.2. Способы подготовки кромок под сварку

− свариваемые детали в местах сварки должны иметь одинаковую толщину; − свариваемые детали должны быть выполнены из материалов, имеющих

одинаковую или близкую по значению температуру плавления;

жения и остаточных деформаций в материале;

−минимальный диаметр обечаек для сварки внутренних швов – 600 мм,

анаружных – 100 мм;

287