Изготовления химического

По коррозионным свойствам молибден и вольфрам в условиях эксплуатации в кипящих неорганических кислотах значительно превосходят ниобий и мало уступают танталу. При их стоимости, существенно меньшей по сравнению с танталом, они явились бы весьма перспективными материалами для химического машиностроения. Однако технологические трудности изготовления химической аппаратуры ограничивают применение молибдена и вольфрама. Возможно изготовление аппаратуры не из листов чистого молибдена, а из биметалла: сталь+молибден (молибден — покрытие). Такой биметаллический лист не только в два—три раза дешевле молибденового листа, но и обладает высокой пластичностью.

Несмотря па широкое применение хромопикелевых сталей типа Х18Н9 для изготовления химической аппаратуры, предназначенной для работы в условиях воздействия сильно агрессивных сред, все же эти стали имеют некоторые недостатки, как, например, недостаточная стабильность аустенита, невозможность применения этих сталей в серной кислоте низких и средних концентраций и в восстановительных средах и др. С целью улучшения тех или иных свойств хромопикелевых сталей их легируют добавками ряда элементов. В ряде случаев повышают процентное содержание никеля или хрома, частично заменяют никель марганцем п т. д.

Применение для изготовления химической аппаратуры хро-момарганцевых и хромомаргапцевоникелевых сталей вызвано возможностью полной или частичной замены никеля марганцем в хромоникелевых сталях типа Х18Н9, однако эти стали менее коррозиошюстойки, чем хромопикелевые стали типа Х18Н9.

В последние годы в практике изготовления химической аппаратуры и ее защиты от коррозии нашел широкое распространение искусственный графит в качестве самостоятельного конструкционного материала, применяемого для оформления из него аппаратов и деталей, а также в качестве футеровочного материала по металлической поверхности на специальных вяжущих составах.

При использовании биметалла расход кислотостойкой стали 1Х18Н9Т, применяемой для изготовления химической аппаратуры, может быть снижен на 60—70%.

Несмотря на более высокую .стоимость всех тугоплавких металлов по сравнению с нержавеющими сталями и сплавами на железной и никелевой основах, их применение для изготовления химической:1;аппаратуры экономически оправдано, так как стойкость аппаратуры при этом повышается во много раз и обычно исчисляется не неделями, а годами.

Молибден пока еще не нашел применения в химическом машиностроении, хотя многие считают весьма перспективным использование молибдена в этой отрасли промышленности [32, 34, 38]. В литературе есть отдельные сведения об успешном применении молибдена для изготовления химической аппаратуры. Так, молибден используется как облицовочный материал для баков и трубопроводов, работающих в коррозионно-активных средах. Фирма "New England Valv Corporation" применяет металлический молибден для изготовления клапанов, работающих в 40—60%-ной Н^ SC>4 при температурах до 200° С [41 ].

О8Х18Г8Н2Т — для изготовления химической аппаратуры, работающей преимущественно в окислительных средах (емкостей реакторов, трубопроводов и т. д.). Используется как заменитель сталей Х18Н1ОТ и Х18Н9Т. Обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью в 60 %-ной азотной кислоте при температуре до 80 °С, 25 %-ной фосфорной, 32 %-ной уксусной, 10 %-ной щавелевой кислотах. Рекомендуемый температурный интервал использования — от — 50 до + 300°С. Сталь хорошо сваривается ручной и автоматической сваркой, подвергается гибке и штамповке в холодном и горячем состоянии;

Несмотря на то что цинк обладает низкой химической устойчивостью, он широко применяется преимущественно в слабокоррозионных средах. Использование цинка и его сплавов основано на их способности образовывать защитные пленки при взаимодействии с коррозионной средой. Цинк непригоден для изготовления химической аппаратуры, но сравнительно хорошо ведет себя в атмосферных условиях и воде. Детали из цинковых сплавов, полученные литьем под давлением и предназначенные для работы в атмосферных условиях, можно дополнительно защитить путем нанесения гальванического покрытия из меди, никеля и хрома. Цинк применяется в качестве защитного покрытия для стальных изделий и для плакирования арматуры.

Для изготовления химической аппаратуры чаще всего применяют технический алюминий с чистотой порядка 99,5%. Из алю-миния более высокой степени чистоты (99,90% и выше) изготавливают только аппараты и реакторы, контактирующие с концентрированной азотной кислотой. Его устойчивость в сухом броме, яблочной, борной и лимонной кислотах и в других средах выше, чем у технического алюминия, но практически это различие незначительно. В щавелевой, фосфорной и уксусной кислотах алюминий марок АОО, АДОО, АДО и АД1 имеет сходную коррозионную устойчивость. При получении уксусной, абиетиновой, масляной, капроновой и каприловой кислот, эти-ленбромида, амилового, метилового, этилового и бутилового спиртов, анизола, циклогексанона, крезола, фенола и др. в реакторах из алюминия необходимо иметь в виду, что он устойчив в пассивном состоянии только лишь при минимальном содержании влаги в среде. Применение алюминиевых сплавов, содержащих медь, для изготовления аппаратуры для производства уксусной кислоты недопустимо. Кремнисто-алюминиевые сплавы (силумины) пригодны для изготовления литых деталей насосов, работающих в среде уксусной кислоты.

Для изготовления химической аппаратуры, колец Рашига и трубопроводов

УГЛЕРОДОПЛАСТЫ — пластические массы с наполнителем в виде жгутов, пряжи, матов, лент или тканей из углеродных волокон. Такие волокна, состоящие в осн. из углерода, получают обычно термич. обработкой (900—3000°С) органич. волокон, напр, полиакрилонитрильных. В качестве связующего в производстве У. используют эпоксидные, феноло-формальдегидные и полиэфирные смолы, кремнийорганические полимеры, полиими-ды, пиролитич. углерод (пироуглеродные У.) и др. У. обладают высокими физ.-механич. хар-ками, термостойкостью, антифрикц. св-вами, малой плотностью, стойкостью к действию радиации и агрессивных хим. сред. Их применяют как конструкц. материал в авиа-, судо-, автомобиле- и ракетостроении, для изготовления химического оборудования, подшипников, спортивного инвентаря (лыжи, вёсла) и др.

Полиэфиры общего назначения. Полиэфирные смолы общего назначения обычно не рекомендуются для изготовления химического технологического оборудования. Однако их применение обеспечивает потенциальное снижение стоимости изделия на 20%. Они пригодны для использования в неокисляющих минеральных кислотах и относительно малоактивных корродирующих средах. Полиэфиры обладают удовлетворительной стойкостью к воздействию воды, включая морскую воду, и наиболее широко применяются в судостроении. В химической промышленности они не могут быть использованы, если рабочая температура превышает 52" С.

Для изготовления химического оборудования широко используются никельмолибденовые и хромоникельмолибденовые сплавы. В России и странах СНГ распространены сплавы Н70М28, Н70М28Ф, Х15Н55М16В, Х15Н65М16В и др. За рубежом - сплавы, получившие следующие названия: хастеллой А, хастеллой В, хас-теллой С, реманит НВ, реманит НС, корронель 220 и др.

изготовления химического оборудования, не требуется освобождать от гаф-

сплав для изготовления химического оборудования? Ответ сострит в том,

Растворы от выщелачивания, а также сточные воды имеют сложный солевой состав. Это обстоятельство предъявляет жесткие требования к выбору коррозионной устойчивости конструкционного материала основного и вспомогательного оборудования. Конструкционный материал, помимо низкой стоимости и химической устойчивости в агрессивных средах, должен легко подвергаться механической и термической обработке по обще- • принятым, освоенным машиностроительными заводами техноло- '• гиям изготовления химического оборудования. Поскольку процессы осуществляются при температурах от 20 до 90° С и аппараты в основном не подвергаются интенсивному воздействию обрабатываемых жидких неоднородных систем, это в какой-то мере способствует более широкому выбору недефицитных конструкционных материалов.

Уровень производства гафния и его стоимость находятся в прямой зависимости от спроса на этот металл и от масштабов производства реакторных сортов циркония (свободного от гафния), так как самым экономичным источником гафния является отделение его при получении реакторного циркония. Цирконий, предназначенный для других целей, например для изготовления химического оборудования, не требуется освобождать от гафния. Однако если потребность в гафнии превышает количество гафния, полученного в производстве реакторных сортов циркония, можно получить дополнительные количества этого металла за счет увеличения количества материала, подвергаемого разделению. При этом соответственно возрастет и производство циркония, не содержащего гафния.

Сплавы гантал — ниобий. Эти два коррозионностойких металла сплавляются в любых соотношениях, образуя непрерывный ряд твердых растворов. В связи с этим часто возникает вопрос, почему при переработке руд, в которых эти родственные металлы встречаются вместе, их разделяют? Почему их не восстанавливают совместно и не используют образующийся сплав для изготовления химического оборудования? Ответ сострит в том, что присутствие даже небольшого количества ниобия, скажем 5%, резко уменьшает коррозионную стойкость тантала. В этом направлении фирмой Мюрскс (Англия) проведены исследования, в которых сплавы с различным соотношением тантала и ниобия подвергали испытаниям в горячих и холодных концентрированных соляной и серной кислотах. Скорость коррозии значительно возрастала с повышением содержания ниобия в сплавах, и несмотря на то что сплав, содержащий 95% Та — 5% Nb, показал превосходное сопротивление коррозии при всех испытаниях, коррозия втрое превышала установленную для чистого тантала 104, стр. 433—438].

Для химической промышленности важно сочетание коррозионной стойкости циркония в щелочных и в кислых средах. Он обладает очень низкой скоростью коррозии в азотной, соляной и серной кислотах, сухом хлоре (до 200°), в растворах едкого натра н едкого кали, в морской воде, растворах галогенидов и гипохлорита натрия. Это свойство в сочетании с высокой механической прочностью делает цирконий весьма пригодным для изготовления химического оборудования. На рис. 10 и 11 представлены детали оборудования, изготовленные из циркония.

Назначение. Жаростойкий и жаропрочный сплав предназначен для изготовления трубных систем промышленных теплообменников установок типа ВТГР с гелиевым теплоносителем, работающих при температурах до 950°С. Благодаря твердорастворному упрочнению хромом, вольфрамом и молибденом сплав обеспечивает высокую жаропрочность при температуре эксплуатации и сохраняет стабильность структуры и механических свойств при работе в гелиевой атмосфере до 1000°С. Может быть использован для изготовления химического и нефтехимического оборудования.

Титан используют для изготовления химического оборудования, благодаря его хорошей коррозионной и эрозионной стойкости, а также противообрастающим свойствам.