Изготовления аппаратуры

В книге изложены основные вопросы теории коррозии и материаловедения, описаны свойства конструкционных материалов, применяемых для изготовления аппаратов и установок в химической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Сернистые соединения и газовые среды, содержащие сероводород и пары серы, па алюминий не действуют. Поэтому алюминии пригоден для изготовления аппаратов, применяемых при вулканизации каучука и переработке сернистых нсфтей.

стве конструкционного материала для изготовления аппаратов. Особое значение имеют поликарбонаты для машиностроения, так как из них можно успешно изготовлять шестерни, зубчатые венцы, детали для точных механизмов, корпуса машин и моторов, детали воздуходувок и вентиляторов.

Применение конструкционных низколегированных сталей повышенной и высокой прочности, теплоустойчивых и жаропрочных хромомолибденованадиевых, нержавеющих хромоникелевых сталей, биметаллов и композиционных материалов для изготовления аппаратов актуализирует проблему механической неоднородности. Механическая неоднородность, заключающаяся в различии механических характеристик зон (шва Ш, зоны термического влияния ЗТВ и основного металла) сварного соединения, является, с одной стороны, следствием локализованных температурных полей при сварке структурно-неравновесных сталей, с другой - применения технологии сварки отличающимися по свойствам сварочных материалов с целью повышения технологической прочности.

Цель неразрушающих методов контроля при изготовлении аппарата сводится к обнаружению дефектов и к постановке задачи по контролю и оценке качества материала в исходном состоянии. Неразрушающие методы контроля служат инструментом для улучшения качества конструирования и технологических процессов изготовления аппаратов. При оценке ресурса безопасной эксплуатации длительно проработавших аппаратов также необходимо опираться на данные о реальной дефектности конструктивных элементов аппаратов.

В настоящее время для обнаружения и идентификации дефектов используется широкий спектр методов неразрушающего контроля (НК). Современная классификация методов НК включает девять видов контроля: электрический, магнитный, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, визуально-измерительный, радиационный, акустический и проникающими веществами. По причинам конструктивного и эксплуатационного характера при диагностировании сварных аппаратов используются, в основном, следующие методы НК: магнитный контроль (ГОСТ 24450), капиллярный контроль (ГОСТ 24522), акустический контроль (ультразвуковая дефектоскопия ГОСТ 14782 и толщинометрия, метод акустической эмиссии), радиационные методы (ГОСТ 7512 рентгеновский, гамма- и бета-излучением). При этом следует отметить, что радиационные методы применяются преимущественно на стадии изготовления аппаратов, а использование магнитного метода носит эпизодический характер. Руководящие документы по оценке текущего состояния

Поэтому для повышения надежности и снижения трудоемкости изготовления аппаратов, сборочные операции необходимо осуществлять без пригонки.

Основными материалами для изготовления аппаратов являются: конструкционные стали, титан, чугун, бронза, латунь, алюминий. При эксплуатации оборудования необходимо учитывать общий характер изменений свойств металлов, происходящих в результате длительного воздействия рабочих условий, в частности, под влиянием частых изменений рабочих условий происходят структурные изменения металла. Неметаллические материалы, в том числе полимерные, в качестве конструкционных применяют редко, они служат в основном для облицовки или футеровки аппарата или отдельных узлов и деталей.

Большинство аппаратов нефтеперерабатывающих заводов изготовляют из хорошо свариваемой углеродистой стали с содержанием углерода не более 0,25 %. Для изготовления аппаратов, работающих под давлением до 20 МПа и при температурах от —40 до +450 °С, широко применяют углеродистые качественные стали, которые характеризуются повышенной •эластичностью и хорошей свариваемостью. Ответственные реакционные аппараты могут быть изготовлены из широко применяемых в котлострое-нии сталей марок 09Г2С и 16ГС. Эти стали хорошо свариваются и облада-

Медь и ее сплавы для изготовления аппаратуры применяют в виде листов и труб. Медиа* аппаратура может работать при температуре до 250 °С, при более высоких температурах прочность меди значительно снижается. С понижением температуры механические свойства меди, наоборот, улучшаются, поэтому ее применяют для изготовления аппаратов, работающих при температурах до минус 254 °С. Медь устойчива против атмосферной коррозии, nq при температуре выше 180 °С она начинает окисляться. 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.

Титан применяют для изготовления аппаратов, работающих в таких агрессивных средах, как азотная кислота любой концентрации, влажный хлор, разбавленная серная кислота и т. д. Имея небольшую плотность, титан и его сплавы по прочности превосходят стали лучших марок. Титан хорошо куется, штампуется, прокатывается, сваривается, удовлетворительно обрабатывается на металлорежущих станках. Эти свойства делают его перспективным конструкционным материалом для изготовления оборудования, работающего в сильноагрессивных средах. В настоящее время промышленностью выпускается оборудование из титана, однако стоимость титана пока очень велика, поэтому его применяют лишь для изготовления небольших аппаратов, а также в качестве плакирующего слоя в стальных аппаратах. Сплавы титана являются надежным материалом для изготовления труб конденсационно-холодильного оборудования, а также деталей машин, соприкасающихся с сильноагрессивными средами и подверженных эрозии. Титановые сплавы рекомендуется применять для изготовления аппаратов, работающих при температуре не выше 350 °С.

Коррозионная стойкость аустснито-феррнтиых сталей указанных выше марок приближается к стали типа XI8119. Эти стали еще мало изучены в производственных условиях. По данным Л. А. Бабакова и др., стали ОХ21Н5Т и 1Х21Н5Т пригодны для изготовления аппаратуры следующих производств: азотном" кислоты при температуре не свыше 55° С; контактном 98%-мой серной кислоты при температуре до 50—70°С; синтетической мочевины при температуре не выше 110°С; установок поглощения окислов азота, выделенных при нейтрализации их щелочью; тер-мической фосфорной кислоты и др.

В табл. 21 приведены данные высокохромистых чугунов, применяемых в Советском Союзе для изготовления аппаратуры, насосов, труб, мешалок и других деталей. Эти чугуны нашли применение главным образом как жаростойкие и коррозионно-стойкие материалы. Высокохромистые чугуны обладают сравнительно удовлетворительными литейными свойствами; благодаря тому, что чугун при содержании 30% Сг и выше не имеет уоб-ласти и при высоких температурах не имеет превращений а—»-у, идущих с изменением объема, он не склонен к росту.

Никелевые чугуны обладают коррозионной стойкостью в расплавах солей и в концентрированных растворах едких щелочей. С увеличением содержания никеля стойкость чугунов увеличивается, но содержание кремния при этом должно быть снижено. Такие чугуны: пригодны для расплавленных щелочей. В Советском Союзе для изготовления аппаратуры, устойчивой против действия водных растворов щелочей, выпускаются на базе при-роднолегированных халиловских руд две марки щелочестойких чугунов: СЧЩ-1 и СЧЩ-2, состав и свойства которых приведены в табл. 22.

Кремнистомарганцовистая бронза марки БрДМц 3-1 применяется для изготовления аппаратуры, работающей под давлением, а также для взрывоопасной аппаратуры, так как такие бронзы, также как бериллиевые, не дают искр при ударах. Кремнисто-никелевая бронза Бр.КН 1-3 применяется в химическом машиностроении для изготовления пружин и пружинящих деталей, а также деталей, работающих в условиях трения.

Выбор и разработка рациональной технологии изготовления аппаратуры и ее элементов.

Медь и ее сплавы для изготовления аппаратуры применяют в виде листов и труб. Медиа* аппаратура может работать при температуре до 250 °С, при более высоких температурах прочность меди значительно снижается. С понижением температуры механические свойства меди, наоборот, улучшаются, поэтому ее применяют для изготовления аппаратов, работающих при температурах до минус 254 °С. Медь устойчива против атмосферной коррозии, nq при температуре выше 180 °С она начинает окисляться. 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.

Медь и ее сплавы для изготовления аппаратуры применяют в виде листов и труб. Медная аппаратура может работать при температуре до 250 °С, при более высоких температурах прочность меди значительно снижается. С понижением температуры механические свойства меди, наоборот, улучшаются, поэтому ее применяют для изготовления аппаратов, работающих при температурах до минус 254 °С. Медь устойчива против атмосферной коррозии, но при температуре выше 180 °С она начинает окисляться. 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.

Сплавы никеля с молибденом и другими элементами типа гастелоя отличаются очень высокой коррозионной стойкостью в кислотах. Эти сплавы применяются для изготовления аппаратуры и деталей, работающих в сильно агрессивных средах.

Легированием хромоникелевых сталей молибденом, медью и марганцем удается в определенной степени повысить коррозионную стойкость сталей в неокисляющих средах, в том числе в растворах серной и соляной кислот и в средах, содержащих ионы хлора. Хромоникельмолибденовые стали применяются для изготовления аппаратуры, используемой в средах высокой агрессивности: в горячих серной, сернистой и фосфорной кислотах, а также в кипящих растворах муравьиной, щавелевой и уксусной кислот.

Используются и хромоникелевые стали, легированные 2—3 % молибдена. Они обладают повышенной стойкостью в средах, содержащих активаторы, и применяются для изготовления аппаратуры, работающей в средах повышенной агрессивности.

Для изготовления аппаратуры, работающей в жидком литии, можно использовать очень ограниченное число материа-