И сплавов, разрушение неметаллических материалов

Конструкционные материалы для химического машиностроения

1. Общие подходы к подбору конструкционных материалов, понятие коррозии и коррозионной устойчивости металлов и сплавов, разрушение неметаллических материалов.

2. Металлы и сплавы.

2.1. Марки сталей и их характеристика.

2.2. Чугуны и область их применения.

2.3. Цветные металлы и их характеристика.

3. Неметаллические конструкционные и обкладочные материалы.

3.1. Неорганические неметаллические материалы.

3.2. Органические неметаллические материалы.

4. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы.

5. Прокладочные и набивочные материалы.

Общие подходы к подбору конструкционных материалов,

Понятие коррозии и коррозионной устойчивости металлов

и сплавов, разрушение неметаллических материалов

Нет материалов, абсолютно подходящих для любых сред и любых условий, поэтому от правильного выбора материала зависит долговечность, устойчивость работы аппарата и, следовательно, технологической установки.

Рассмотрим критерии, исходя из которых выбирается материал для изготовления химического оборудования.

Прежде всего, начинают с уточнения рабочих условий протекания процесса:

температуры,

давления, виды и концентрации химических веществ.

Во-вторых, необходимо учитывать целый ряд свойств материалов:

– коррозионную стойкость – главное свойство материала;

– механические свойства – предел прочности, твердость, относительное удлинение и т. п.;

– технологичность в изготовление (свариваемость);

– теплопроводность;

– стоимость;

– доступность и т. д.

Естественно, что все показатели необходимо учитывать в комплексе, в виде своеобразной связки.

Например, углеродистые стали устойчивы к серной кислоте с концентрацией 70% при температуре до 60°С, но не устойчивы к разбавленной серной кислоте. Основной способ выполнения неразъемных соединений – сварка, поэтому хорошая свариваемость достаточно важна.

Главным же требованием для материалов химического оборудования является коррозионная стойкость, так как именно она определяет долговечность оборудования.

Подробнее на механизме коррозии, ее видах и способах защиты оборудования от коррозии мы остановимся на последних лекциях. Сейчас же вспомним, что вообще мы называем коррозией и что понимаем под коррозионной стойкостью металлов.

Под коррозией понимают разрушение поверхности металла вследствие протекания химических или электрохимических процессов.

В свою очередь коррозионная устойчивость металлов и сплавов оценивается по скорости и глубинному показателю коррозии (проницаемости).

Скорость коррозии – количество металла, разрушаемого в единицу времени с единицы геометрической поверхности металла

К =

Проницаемость – величина, характеризующая уменьшение толщины металла (мм) в течение года в результате коррозии.

В зависимости от величины проницаемости П материалы из черных, цветных металлов и сплавов согласно ГОСТ 13819–68 делятся на 6 групп по их коррозионной устойчивости и оцениваются по десятибалльной шкале (см. Альперт, с. 36).

Группа стойкости	Балл	Скорость коррозии, мм/г
Совершенно стойкие		менее 0,001
Весьма стойкие	2–3
Стойкие	4– 5	от 0,05 до 01
Понижено стойкие	6 –7
Малостойкие	8–9
Нестойкие		> 10

Материалы для изготовления химической аппаратуры должны обладать баллом стойкости не более 5, а скорость коррозии не превышать 0,1 мм/г; для неответственных деталей – балл 6 (П – до 0,5 мм/г).

Разрушение неметаллических материалов представляет собой их химическое разрушение под действием внешней среды.

Неметаллические материалы неорганического происхождения разрушаются под действием водных растворов в результате процессов выщелачивания и растворения.

Поскольку большая часть неорганических неметаллических материалов – это силикаты и алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных металлов, то сильное растворяющее действие на них оказывают щелочи, плавиковая и фторкремниевая кислоты.

Нагревание неорганических неметаллических материалов может вызвать термическую деструкцию в результате структурной рекристаллизации, вызывающей изменение объема, пористости, прочности.

Органические конструкционные материалы (полимеры, пластмассы) подвержены термической и фотохимической деструкции, биологической коррозии.

Например полимеры, содержащие функциональные группы –ОН или –Cl при нагреве теряют воду и хлорид водорода.

Для снижения окисления в полимеры вводят антиоксиданты, пигменты или создают из пластмасс композиционные материалы.

Дата добавления: 2015-07-25