Неметаллические материалы

СТАЛИ

ЧУГУНЫ

РАССМОТРИМ ВАЖНЕЙШИЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ.

Железо в технически чистом виде почти не применяется как конструкционный материал.Он отличается пластинностью и стоит дорого. Очень небольшое его колличество идет на изготовление прокладок для аппаратов высокого давления. Зато сплавы железа - чугуны и стали – являются самыми важными материалами для изготовления технологического оборудования.

СЕРЫЕ ЧУГУНЫ представляют собой многокомпанентные сплавы железа с углеродом и другими элементами. Содержание компонентов в обычных серых чугунах примерно следующее: углерод - 2,8 - 3%, кремния - 1.6 - 2.4%, марганца – 0.5 - 1%, фосфора до 0.8%, серы до 0.13% остальное железо.

Детали изготовливаются из чугуна отливкой в земляные или металлические формы, что дает возможность в случае необходимости придавать изделиию сложные формы, гораздо бодее сложные, чем до­пускают другие технологические приемы (ковка, штамповка и др.).

Не менее крупным достоинством cepых чугунов является их низкая стоимость, что совместно с их неплохими механическими свойствами и обеспечило их повсеместное применение в технике, как одного из важнейших конструкционных материалов.

Чугуны пластичностью не обладают. Штамповка или ковка чу­гуна даже в нагретом состоянии совершенно невозможна. Обрабатывае­мость чугуна резанием хорошая.

Название марок серых чугунов по ГОСТ 1412-70 состоит из букв СЧ, что означает серый чугун, и двух двузначных чисел: первое характеризует предел прочиости чугуна на растяжение, второе – предел прочности на изгиб, в МПа.

Лучше всего чугун сопративляется сжатию, хуже изгибу. На растяжение чугун работает примерно в 4 раза хуже, чем на сжатие. Также плохо выдерживает серый чугун скалывающие нагрузки. Эти особенности чугунов обязательно должны учитываться не только при конструировании, но и при монтаже чугунной аппаратуры.

Наиболее часто для изготовления деталей и машин и аппаратов применяются чугуны марок СЧ 15 - 32, СЧ 18 - 36. При проектировании чугунных аппаратов и сосудов необходимо считаться с ограничениями инспекции ГОСГОРПРОМТЕХНАДЗОРА, которые допускают приминение серого чугуна для аппаратов, температура стенок которых не выше 250˚С при соблюдении следущих условий:

1) из чугуна СЧ 15-32 допускается изготовление сосудов диаметром до 1 метра при внутреннем давлении не выше 0,6 МПа и диаметром до 2 метров при давлении не выше 0,3 МПа.

2) из чугуна СЧ 18 - 36 и выше диаметром до 3 метров и внутреннем давлением до 0,3 МПа.

При наружном давлении до 0,8 МПа допускаемый максимальный диаметр сосуда 2 м.

Из чугунов марок СЧ 21 - 40 и выше изготавливают более ответственные детали, такие как цилиндры насосов и компрессоров, зубчатые и червячные насосы, звездочки для цепей, маховики и т.д.

Серые чугуны обладают весьма умеренной химической стойкостью, поэтому на заводах химического машиностроения выпускаются специальные щелочестойкие низколегирующие чугуны, марок СЧЩ-1,СЧЩ-2. Эти чугуны обладают хорошей стойкостью против растворов и сплавов едких щелочей.

Улучшение качества серого чугуна достигается модифинцированием, заключающимся введении небольших количеств графитизирующих добавок (силикокальция, силикоалюминия, ферросилида). Модифици­рованными выпускаются чугуны марок СМЧ 32-52, СМЧ 35-56, СМЧ 38-60.

Разновидност модифицированного чугуна является высокопрочный чугун, вкоторый введена специальная добавка магния.

Механические характеристики высоопрочного чугуна, его прочность, вязкость и усталостная прочность оказалось настолько хо­роши, что из него начали изготавливать такие ответственные детали как коленчатые валы малых компрессоров; которые ранее отковывались из стали. Марки выоокопрочного чугуна ВЧ 45 - О, ВЧ 50 - 1.5, ВЧ 60 - 2, где двухзначная первая цифра указывает предел прочности чугунa при растяжении, а вторая – относительное удленение в %.

Высокопрочный чугун вытесняет так называемый ковкий чугун. Конечно, «коваться» никакой «ковкий» чугун не может. В химическом и пищевом аппаратостроении ковкий чугун приминяется главным образом для изготовления небольших и тонких деталей, арматуры и фитингов. Ковкие чугуны с пониженным содержанием углерода по ГОСТ 1215-70 имеют марки КЧ 30-6, КЧ 35-4, КЧ 35-10 и др.

Для изготовления аппаратов и труб, подверженных воздействию азотной и соляной кислотой, приминяют высококремнистые чугуны, содержащие 15 - 17% кремния - это ферросилициды марок С - 15, С - 17 и «антихлор». Антихлор марки МФ-15 содержит 15% Si и 4% Mo. Он устойчив к действию горячей концентрированной соляной кислоты.

Обширной группой конструкционных материалов на железной основе являются стали. Стали занимают исключительно важное место в технике благодаря своей прочности, вязкости, способности выносить динамические нагрузки, способности отливаться, коваться, штамповаться, прокатываться, свариваться, хорошо обрабатываться резаньем, термически обрабатываться и, что черезвычайно важно, изменять свои свойства в широчайших пределах в зависимости от состава, способа обработки, а также благодаря своей дешевезне и доступности.

Для изготовления стальных аппаратов приминяется следущие стали:

- сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ 380-71, поставляемая в виде листового, сортового и фассоного проката, труб, паковок и т.д., премущественно группы В. По степени раскисления стали бывают – спокойные, полуспокойные, реже – кипящие и обозначаются соответственно: сп, пс, кп. По требованиям стали подразделяются от 2-ой до 6-ой категории. Марки сталей имеют следущие обозначения, последовательно указывается: группа и марка стали, степень раскисления, категория требований.

Группа стали, характерезующая поставку ее заводов изготовителем:

- А – по механическим свойствам;

- Б – по химическом составу;

- В – по механическому свойству и химическому составу.

«Полуспокойные стали» - это стали точного типа. Указанные виды сталей в маркировках обозначают соответственно: сп, пс, кп.

Саму сталь обыкновенного качества обозначают Ст и цифрами 0,1,2,3,..,6. Чем больше цифра, тем больше содержание углерода,выше прочность и ниже пластичность.Например: БСт2кп, ВСт4сп, Стали группы А обозначаются Ст2сп,Ст3пк, СТ6сп и т.д.

В зависимости от степени раскисления различают 3 вида сталей. «Спокойные стали» содержат минимальное количество FeO,что обеспечивает «спокойное» застывание стали в изложнице. «Кипящие стали» полностью нераскисленны, поэтому при застывании в изложнице из металла выделяются пузырьки СО, образующиеся за счет реакции FeO с углеродом стали. Эти стали обладают худшими механическими и технологическими показателями, но наиболее дешевы.

В сталях обыкновенного качества предназначеных для изготовления аппаратов сваркой, содержание углерода не должно превышать 0.4%. При большом содержании углерода стали склонны к воздушной заклки, в результате чего в зоне сварки при охлаждении могут возникнуть высокие напряжения и закалочные трещины.

Стали, подвергающие в процессе изготовления аппаратов чистке и вальцовке, должны иметь относительное удленение не менее 17%. Это вызвано, в частности, тем что при чистке и вальцовке обечаек, днищ материал подвергаются большим пластическим деформациям.

Условия приминяемости: эти стали могут работать в диапозоне температур -30 °С – 200°С и при давлениях не выше 1.6 МПа.

- сталь качественная углеродистая конструкционная, поставляемая в виде листового проката ГОСТ 5520- 79 и в виде сортового проката и труб ГОСТ 1050-74.

Обозначаются сталь и двумя цифрами, указывающие на среднее содержание углерода в сотых долях %. Эти стали выпускаются следущих марок: 05, 08, 10, 15 и так далее с шагом 5 до стали марки 85.Например: сталь 08, сталь 20, сталь 35. Для обозначения котельных марок сталей в конце ставится буква К. Например: сталь 15К.

Конструкционные качественные стали содержат 0,25- 0,80% марганца, порядка 0,2% хрома и кремния. Эти стали используют для изготовления аппаратов, работающих при давлении до 20 МПа, в интервале температур от -40 до 450˚С.

Углеродистые стали достаточно устойчивы к серной кислоте концентрацией 70-95% и температуре до 60˚С, к слабощелочным растворам и растворам некоторых солей. Поэтому они получили широкое распростронение в этих производствах, либо для изготовления корпусов аппаратов, которые футируют кислотоупорными материалами.

Легированные стали имеют обозначения следущее (комплекс цифр и букв, позволяющих сразу определить химический состав стали):

- первые две цифры указывают на содержание углерода в сотых долях %, затем последовательно указываются буквы легирующего компанента, за каждой из букв одной или двумя цифрами указываются примерное содержание данного элемента в %. Отсутствие цифры за буквой означает, что содержание данного элемента меньше 1.5%.

Для изготовления оборудования, работающего в более агрессивных условиях и при высоких температурах используют легированные стали, содержащие никель, хром, ванадий и др.

Обозначение легирующих компонентов в марках сталей:

С- кремний Д – медь Т - титан

А – азот Е – селен Ф- ванадий

Б – ниобий М – молибден Х – хром

В – воьфрам Н – никиль К - кобальт

Г – марганец Р – бор Ц - цирконий

Ю – алюминий

«А» - азот в конце обозначения не ставится. Наличие в конце буквы «А» обозначает высокачественную сталь, а буква «Ш» через дефис – особо высококачественную.

Буква «Л» в конце обозначение стали означает литую сталь.

Пример сталь: 08Х17М15М3Т – содержт углерда – 0,8%,хрома – 17%, никеля – 15%, молибдена – 3%, титана до 1,5%.

Легированные стали в свою очередь подразделяются:

- сталь низколегированная - (с содержанием легирующего элемента до 2,5%);

- сталь легированная конструкционная (с содержанием легирующих элементов до 10%); эти стали поставляются в виде сортового проката, труб, паковок.

- сталь высоколегированная и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные, с содержанием легирующих элементов более 10%, по ГОСТ 5632- 72, поставляемые в виде листового проката, труб и паковок;

- сталь теплоустойчивая по ГОСТ 20072 – 72, поставляемая в виде листового проката, труб, паковок;

- стали двухслойные, поставляемые в виде листового проката по ГОСТ 10885 – 75 и специальные ТУ с основным слоем из углероистых, низколгированных и легированных сталей и плакитирующим слоем из коррозионностойких материалов.

Поставляемая для изготовления аппаратов сталь большей частью производится выплавкой в мартеновских и электрических печах.

Рассмотрим примерную область приминения некоторых наиболее ходовых марок сталей.

Материал	Приминение
1.Сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ 380 – 71 Поставка:лист, трубы, паковки ВСт3сп4	Обечайки, днища, фланцы сварной неответственной аппаратуры, болты, шпильки, сортовой прокат для металлоконструкций: t = -20 - 200˚С, Р ≤ 5 МПа
2.Сталь углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1050 – 74 Поставка:лист, трубы, паковки Сталь 10, Сталь20, Сталь 20К	Обечайки, днища, фланцы эмалированной аппаратуры, трубные пучки теплообменников, штуцера и др. элементы аппаратуры t = -40 - 450˚С, Р до 20 МПа
3. Сталь низколегированная по ГОСТ 5520 – 79 марок 09Г2С,10Г2С1, 16ГС Листы, сортовой и фасонный прокат трубы Сталь 12МХ ГОСТ 20072 – 74	Обечайки, днища, фланцы и др. детали ответственной сварной аппаратуры для нейтральных и слабоагресивных сред. t = -60 - 475˚С, Р до 25МПа Для корпусов, днщ, плоских фланцев, трубных решеток и др. детали нефтехимической аппаратуры t = -40 - 540˚С
4.Сталь высоколегированная, коррозионностойкая,жаростойка и жаропрочная по ГОСТ 5632 – 72 ОХ13,1Х17, 2Х13 Х17, 0Х17Т,Х25Т 12Х18Н10Т 08Х18Н10Т 08Х18Н12Б 08Х17Н15М3Т	Малонагруженные детали внутренних устройств аппарата для горячих серосодержащих сред. Болты, валы, оси, гайки и др. детали неподвергающиеся сварки. Обечайки, днища, трубные пучки, змеевики и др. детали неответственного назанчения не подвергающиеся удельным нагрузкам в производстве азотной кислоты, при переработке нефти, пищевых продуктов. Обечайки,днища, фланцы, трубные ршетки,валы, оси, болты, шпильки, трубные пучки, штуцера и др. детали химической аппаратуры ответственного назначения работающие со средами повышенной агрессивности.
5.Сталь двухслойная по ГОСТ 10885 – 75 и специальным ТУ. ВСт3сп+12Х18Н10Т20К+10Х17Н13М2Т	Детали сварной химической аппаратуры для сред высокой и средней агресивности.

3.2.3 Цветные металлы

Из цветных металлов в химической аппаратуре применяются алюминий, медь, никель и свинец, а также титан и тантал. Химическая стойкость цветных металлов сильно зависит от их чистоты. Примеси других металлов сильно снижают коррозионную сопротивляемость цвет­ных металлов, но повышают их механическую прочность.

Максимальные температуры стенок аппаратуры, сделанной из цветных металлов, допускаются следующие:

Для аллюминия 200˚С

меди и ее сплавов 250˚С

никеля 500˚С

свинца 140˚С

тантала 1200˚С

паянная аппаратура 120˚С

Алюминий выпускается технически по ГОСТ 13722 – 68 следущих марок: АД, АДO, AДI в виде листов, плит, труб, прутков.

Алюминий весьма стоек к агрессивному воздействию многих сред, в том числе концентрированной азотной кислоты, фоарорной, уксусной кислот, мнoгиx органических соединений, сухих хлора и хлористого водopoдa, сернистых соединений, паров серы. Его химическая стойкость объясняется способностью образовывать плотную защитную пленку из окислов.

Однано быстрое образование оксидной пленки затрудняет пайку и сварку алюминия. К отрицательным характеристикам алюминия можно отнести его плохие литьевые свойства, плохая обрабатываемость реза­нием, малая прочность.

К положительным свойствам можно отнести его большую теплопроводность стали, малый удельный вес и высокая пластичность обеспечивающая хорошую прокатываемость и способность штамповаться как в горячем, так и в холодном состоянии.

Технический алюминий марки АД, АДО, АД1 используется, для итзготовления колонной и теплообменной аппаратуры с пониженной и средней агрессивностыю сред. Облсть применения температур ­- I96 - 150°С и давления Р - 0,6 МПа.

Медь является ценным конструкционным материалом и согласно ГОСТ- 859-66 выпускается в технически чистом виде пяти марок.

Для конструирования химической аппаратуры приминяются М2, М3, М3р колонной и теплообменной химической аппаратуры при средней агрессивности сред, а также для установок разделения воздуха и других газов методом глубокого охлождения.

Область приминения температур – 254 - 250˚С и давления не более 0,6 МПа.

Свинец – технический по ГОСТ 3778 – 65 выпускается шести марок:С1, С2, С3… поступает в виде листов и труб. Высокая стойкость по отношению к серной кислоте и ее слоям объясняется образованием защитной пленки и сернокислого свинца. Приминяется как кислостойкая футеровка сварной емкости аппаратуры из углеродистой стали, трубопроводы для серной кислоты. Исползуется до температур 100˚С.

Никель – по ГОСТ 492- 73 выпускается промышленностью в виде листов, полосы, плиты, трубы марок НП2, НП3. В силу своей прочности теплостойкости, коррозионной стойкости, хороших теплотехнических свойств никель представляет собой удобный материал для машиностроения. Никель льется и подвергается холодной и горячей обработке. Он совершенно химически стоек к растворам и сплавам щелочей, органическим кислотам. Никель приминяется в аппаратуре производства органического синтеза в тех случаях, когда приминение нержавеющих сталей невозможно.

Изготавливается – сварная емкостная и теплообменная аппаратура для сред повышенной и высокой аггресивности при температурах - 196 -:- 500˚С.

ТИТАН и ТАНТАЛ. В силу уникальности своей химической стойкости против многих агрессивных сред титан и тантал широко используется для изготовления технологического оборудования.

ТИТАН обладает прочностью стали при почти в 2 раза меньшем удельном весе, равном 4,5 кг/дм3. Титан хорошо куётся штампуется и удовлетворительно обрабатывается резанием. Сварка титана производится вольфрамовым электродом в защитной атмосфере аргона.

Титан стоек химически против азотной кислоты и царской водки (смесь концентрированных кислот: 1 объёма азотной и 3 объёмов соляной – сильный окислитель, растворяет золто, платину и др. металлы, нерастворимые в обычных кислотах) всех концентраций, фосфорной кислоты, хромовой кислоты, органических кислот, мочевины и др. Однако титан сильно разъедается 40%-ой серной кислотой, хотя применение анодной защиты снижает коррозию до едва ощутимой.

Изделия из титана а 8 – 10 раз дороже, чем изделия из хромоникелевой стали. Поэтому титан желательно применять в крайних случаях или в качестве обкладочного материала. Листы и трубы из титана в настоящее время различной толщины. Из титана изготавливаются испарители для уксусной кислоты, теплообменники для влажного хлора, реакторы для получения аммиачной селитры, роторные аппараты для выпаривания растворов мочевины и др. технологическое оборудование для высокоагрессивных сред.

ТАНТА Л характеризуется высокой прочностью и тугоплавкостью. Температура его плавления равна 3000˚С. Тантал обладает большой вязкостью, хорошо куётся, плющится, штампуется. Сварка титана затруднительна вследствие тугоплавкости. Тантал исключительно стоек по отношению к таким агрессивным средам как кипящая соляная кислота, всех концентраций, царская водка, фосфорная кислота, азотная кислота и др. к агрессивным химическим веществам.

Однако тантал чрезвычайно дорог. Он стоит в 100 раз дороже хромоникелевой стали. Поэтому тантал применяется в виде фольги толщиной 0,12 – 0,3 мм для обкладки аппаратов. Кроме того его удельный вес велик и равен 16,6 кг/дм³.

Превосходная коррозионная стойкость титана и тантала в сочетании с их прочностью и теплопроводностью делают их не только желанными, но иногда единственными материалами для конструирования теплообменных и реакционных аппаратов, работающих в условиях сильнейшей коррозии.

3.2.4 СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ.

В настоящее время сплавы на основе цветных металлов используются главным образом как конструкционные материалы для машин, особенно частей подверженных истиранию (подшипники, цапфы, винтовые шестерни, червячные шестерни), а также изготовления аппататуры и в кислородном машиностроении.

Сплавы на медной основе делятся на 3 группы:

1) сплав с цинком: цинка до 20% - томпаки; цинка от 20 до 55% - латуни;

2) медно - никелевые сплавы;

3) бронзы.

Медные сплавы по сравнению с чистой медью обладают б`ольшей прочностью, лучшей коррозионной стойкостью, но меньшей тепло- и электропроводностью.

Латуни являются медными сплавами, в которых преобладающим лигированным компонентом является цинк. По технологическому принципу латуни разделяются на деформируемые, т.е обрабатываемые давлением, и литейные.

К деформируемым латуням относятся:

а) двойные сплавы меди с цинком – томпаки (90% Cu, и 4-10% Zn), полутомпаки (80-85% Cu, и 15-20% Zn) и латуни (50-70% Cu, и 30-50% Zn). Наилучшей пластичностью в холодном состоянии обладают латуни Л68 (62% Cu и 38% Zn).

б) специальные латуни, представляющие собой медно - цинковые сплавы, лигированные Al, оловом, Ni, Mn, Si, Pb и др. металлами; наиболь - шее применение имеют: свинцовистая латунь, т.н. мунц (50% Cu, 1% Pb, 40% Zn), часовая латунь (62-65% Cu, 1,5-3,5% Pb, 31,5-34,5% Zn), отличающиеся исключительно высокой обрабатываемостью резанием; оловянные латуни, т.н. морские латуни (60-70% Cu, 29-39% Zn, 1% Sn), обладающие высокой коррозионной стойкостью в морской воде; алюминиево – никелевые латуни ЛАН 59-3-2 (59% Cu, 3%Al, 2%Ni, 46% Zn), отличающиеся повышенными механическими и корррозионными свойствами.

Медно – никелевые сплавы обдадают большой механической прочностью, хорошей коррозионной устойчивостью и высоким электросопротивлением. Например мельхиор (80% Cu, 40%Ni, 1,5%Al) – высокопластичный материал, идущий на изготовление сеток, медицинского инструмента, монет, конденсаторных труб и т.п.; константан (58,5% Cu, 40%Ni, 1,5%Al). По антикоррозионным и механическим свойствам превосходит латунь. Применяется для изготовления арматуры, медицинских инструментов, деталей телефонов и др. электротехничнских целей.

Куниаль А (13,5%Ni, 2,5%Al, ост Cu) и В, упрочняющийся при термообработке; применяется сплав для пружин.

Конель (56,5% Cu, 43,5%Ni) обладает максимальной э.д.с. по сравнению с медно – никелевыми сплавами, применяется в качестве отрицательного электрода термопар и для реостатов.

Сплавы меди с оловом, кремнием, марганцем, алюминием.бериллием и др. добавками, называются бронзами.

Марки сплавов цветных металлов расшифровываются следующим образом. Первые буквы означают: Л – латуни или томпаки, Бр – бронзы. Следующие за ними буквы характерезуют содержание в сплаве компаненты, причём в отличие от марок сталей все компаненты обозначаются соответствующими начальными русскими буквами, например: алюминий – А, марганец – Мц, медь – М, олово – О и т.д. Следующие за буквами цифры показывают среднее процентное содержание соответствующего металла в сплаве. Например: ЛН 65 – 5 означает никелевую латунь, содержащую 65% меди, 5% никеля и остальные 30% цинка. Бр ОЦ 8 – 4 - означает оловянестую бронзу, содержащую 8% олова, 4% цинка, а остальное медь.

Латунь по ГОСТ 15527-70 Аппараты, работающие под давлением,

Л 62 кислородная аппаратура, в качестве Л 68 припоя - -196: 120 ˚С, Р ≤ 0,6 МПа.

ЛЖМц 1 – 1 - 254: 250 ˚С, Р до 20 МПа.

Бронза по ГОСТ18175-72 Детали ответственного еазначения,

Бр АМц 9 – 2 сильно нагруженные – венцы червячных

Колёс, шестерни, арматура, корпусы и

Роторы центробежных насосов.

- 196: 400 ˚С, Р ≤ 6 МПа.

3.3.1 Неорганического происхождения.

Неметаллические конструкционные материалы, особенно неорганического происхождения, применяются в технологическом машино- и аппаратостроении в гораздо меньшем объёме, чем металлы и их сплавы.

Горные породы. Из горных пород изготавливают абсорбционные башни для поглащения окислов азота, концентраторы для серной кислоты, резервуары, насадки и т.д. Для изготовления чаще всего используют граниты и андезиты.

Горные породы обладают высокой химической стойкостью против азотной, соляной и серной кислот. Молотые горные породы в смеси с жидким стеклом образуют кислотоупорные замазки и так называемые кислотоупорные бетоны.

К недостаткам горных пород относитя их хрупкость, трудность и чрезвычайная дороговизна обработки.

Асбест является одним из основных материалов для изготовления прокладок и набивок, а также огнестойких и кислотоупорных тканей. Применяется и как хороший теплоизоляционный материал пригодный до температуры 500˚С.

Плавленные материалы. Следующую группу неметаллических материалов составляют плавленные материалы, полученные путём обжигания и спекания составных частей. Плавленные вулканические породы, плавленный диабаз применяют для изготовления плиток для футеровки стальной аппаратуры и сосудов. Плавленный кварц дорог, но устойчив ко всем средам, кроме плавиковой кислоты, расплавленного алюминия и магния. Благодаря ничтожно малому коэффициенту температурного расширения кварц совершенно не боится внезапных изменений температуры.

Стекло, особенно боросиликатное, т.е. содержащее окись бора, которая придаёт стеклу химическую и тепловую стойкость. Данное стекло применяется для изготовления аппаратов диаметром до 1 м, труб, смотровых, световых и мерных стёкол и т.д. Стекловидные покрития наносятсяна стенки металлических стальных или чугунных аппаратов для защиты от коррозии.

Кислотоупорная керамика сравнтельно дешёвый и химически стойкий материал. Из неё изготавливают насадочные кольца, абсорберы, ёмкости, арматуру, инжекторы и др. детали и аппараты. Было сообщение о том, что в Японии изготовлен и работает на автомобиле двигатель полностью изготовленный из керамики.

3.3.2 Органические материалы.

Из неметалических материалов оганического происхождения в технологическом аппаратостроении применяются дерево, резина и пластические массы.

Дерево. На изготовление простейших аппаратов, хранилищ, а также хордовых насадок, рам мешалок и тому подобных устройств используются древесина хвойных пород – сосна, ели, лиственница. Основные достоинства дерева заключаются в его доступности, дешевихне, достаточной прочности. Легкостиобработки. Но дерево обладает и недостатками: анизотропностью, горючестью, способностью ссыхаться или набухать, расрескиваться и загнивать. Смолы, содержащие в древесине, могут загрязнять обрабатываеме вещества.

Максимальная температура материалов, обрабатываемая в деревянной аппаратуре не должна быть выше 100˚С. Дерево служит прекрасным материалом для тары. Для улучшения свойств древесины её покрывают бакелитовым и другими лаками.

Резины представляют собой полимер, полученный термической обработкой сырого натурального или сентетического каучука с серой. При введении в каучук 2 – 4% серы получается мягкая резина; при введении 25 – 40% - твёрдая резина – эбонит. Кроме серы, в состав резины входяят разные добавки – наполнители, ускорители вулканизации, вещества, препятствующие старению резины и др.

Мягкая резина обладает химической и эрозионной стойкостью. Тепловая стойкость обычных резин невысокая – около 80˚С. Сейчас разработаны и применяются теплостойкие, силиконовые резины, выдерживающие до 300˚С.

Резина выпускается в виде листов, труб, шлангов. Сырая листовая резина служит для гуммирования аппаратов, ёмкостей, трубопроводов и т.д., т.е. для покрытия внутренних поверхностей для предохранения от действия коррозии и эррозии. Из вулканизированной резины делаю прокладки, шланги, буфера для смягчения вибраций, набивки и т.п.

Пластмассы. Новейшими конструкционными материалами являются пластмассы. Они обладают высокой коррозионной стойкостью ко многим средам и большой прочностью на единицу веса. Пластмассы открывают перспективы для создания новых конструкций химического оборудования, осуществление которых из раннее известных материалов было бы невозможно.

Все пластмассы разделяются на две группы: ТЕРМОПЛАСТЫ и РЕАКТОЛАСТЫ. Термопласты характеризуются способностью размягчаться при нагревании и снова отвердевать при последующем охлаждении. Процесс этот обратимый и его можно повторять многократно. Реактопласты – при нагревании размягчаются и плавятся, а при дальнейшем нагревании до определенной температуры необратимо затвердевают и становятся нерастворимыми.

В настоящее время известно множество марок платических масс, рассмотрим некоторые типы пластмасс, применяемые в химическом машиностроении.

ФЕНОПЛАСТЫ имеют своей основой термоактивную фенолформальдегидную смолу, которая при нагревании 120-170°С отвердевает и делается нерастворимой. Если в качестве наполнителя использовать асбест, то получится – фаолит, который выпускается в виде сырых неотвержденных листов толщиной 5 – 15мм. Затем из листов с помощью деревянных моделей формируются изделия. Из феолита делаются ёмкостная аппаратура, скруберы, колонны, насосы, трубы, а также используется для футеровки стальных аппаратов, вентиляторов, арматуры.

СТЕКЛОТЕКСТОЛИТ И ТЕКСТОЛИТ изготавливаются из листов хлопчатобумажной и стекляной ткани, которая пропитывается фенолформальдегидной смолой и подвергают термообработке. Выпускается в виде листов, брусков, стержней, из которых холодной обработкой резания получаются детали, изделия.

ВИНИПЛАСТ - это продукт полимеризации хлорзамещенных производных этилена. Выпускается в виде листов и труб. Для работы под давлением не пригоден. Применяется для изготовления и футеровки ёмкостных аппаратов и трубопроводов.

АКРИПЛАСТ или ОРГАНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО. Получается в результате полимеризации метилового эфира и метакриловой кислоты. Выпускается в виде листов и брусков. Используется для изготовления прозрачной аппаратуры и для небьющихся смотровых окон.

ФТОРОПЛАСТ (тефлон) представляет собой полимер тетрафторэтилена CF₂= CF₂. Фторопласт отличается боьшой эластичностью, прекрасными электроизоляционными свойствами, высокой теплостойкостью (200 - 250°С), химически стоек. Самые агрессивные агенты – это горячие окисляющие кистоты, крепкие щелочи, олеум, царская водка и др. не дейсвуют на фторопласт – 4. Изготавливают: листы, трубы, тонкостенные стаканы, мембраны, сильфоны, прокладки и т.п.

В заключении заметим, что нельзя рассматривать свойства материалов изолировано. Например, известно, что материалы и сплавы порознь достаточно устойчивы к разъедающему действию раствора электролита, но при совместном их применении могут разрушиться в результате элнктрохимической коррозии, что заставляет конструктора учитывать и эти обстоятельства. Коэффиценты трения зависят от свойтва и состояния поверхностей обеих материалов, образующие трущуюся пару. Поэтому из разных материалов изготавливают не только подшипники скольжения, но такие пары, как, например шпильки.