Азотная промышленность

Вяжущие материалы в азотной отрасли:

Цемент содержит в своем составе  тонкоизмельченный кислото- или  щелочностойкий наполнитель.

Бетон - твердое камневидное тело. Его получают из бетонной смеси - цемент, вода и наполнитель (гравий, щебень, кварцевый песок и т.д.) Имеют невысокую прочность при растяжении и изгибе, для устранения этого недостатка бетон армируют стальной арматурой. Такой материал - железобетон.

Химическая стойкость  материалов органического происхождения

Химическая стойкость материалов на органической основе как и другие их свойства, зависит от химического состава, молекулярного веса, от величины и характера межмолекулярных сил, строения и структурных факторов. Старению (деструкции) подвержены почти все органические материалы. Вызывают деструкцию механические нагрузки, тепло, свет, вода, кислород, ультразвук, окислительные среды и др.

К органическим конструкционным  материалам относятся:

Пластические массы - синтетические материалы, получаемые на основе органических и элементоорганических полимеров. Свойства пластмасс определяются свойствами полимеров, составляющих его основу.

Полиэтилен - термопластичный полимер, устойчив к действию щелочей, кислот, на холоде не растворим ни в одном  растворителе.

Полипропилен, более прочен, чем  полиэтилен; может длительно работать под нагрузкой при 100°С, морозостоек, обладает высокой стойкостью в кислотах, органических растворителях, минеральных и растительных маслах.

Винипласт - стоек почти во всех кислотах, щелочах, растворах солей, органических растворителях. Имеет  низкую ударную вязкость, низкий предел рабочей температуры, быстро деформируется под нагрузками.

Полистирол - твердый материал, устойчив к воздействию растворов кислот, щелочей, светостоек.

Фторопласты имеют высокую химическую стойкость, незаменимы как антикоррозийные материалы.

Фаолит изготавливают на основе резольной смолы и асбеста. Стоек  в кислотах, растворах солей, в  атмосфере газов.

Стекловолокниты - прочный, устойчивый к вибрационным нагрузкам материал, стоек к действию агрессивных  сред.

Эпоксидные смолы имеют хорошую адгезию к металлу, и после отверждения становится устойчивым к действию щелочей, бензина, ацетона, кислот.

Каучуки и резины

Каучуки являются полимерами с линейной структурой. При вулканизации превращаются в высокоэластичные резины. Резина состоит из смеси каучука (основа), наполнителя (сажа, оксид кремния, оксид титана, мел, барит, тальк), смягчителя (канифоль, вазелин), противостарителя (парафин, воск) и агентов вулканизации (сера, оксид цинка). Резина имеет высокие эластические свойства, упругость, сопротивляемость разрыву, стойкость против истирания, химическую стойкость.

Графитовые материалы обладают высокой химической стойкостью и теплопроводностью.

Древесина - ценнейшее промышленное сырье. Обладает такими ценными качествами, как легкость обработки резанием и окончательной доводки поверхности изделия. Древесина, независимо от породы, имеет в основном высокую долговечность, если находится в сухом, проветриваемом помещении с незначительным перепадом температуры и влажности воздуха. На долговечность древесины влияют условия, в которых она находится, а так же биологические факторы (паразитирующие грибки, насекомые и микроорганизмы), физические факторы (перепады температуры, влажность воздуха, удары), химические факторы (концентрированные растворы кислот или спиртов).

 

2.3  Выбор модификаторов продуктов  коррозии

 

Модификаторы или преобразователи ржавчины - это препараты, дающие возможность подготавливать поверхности заготовок, деталей и конструкций из металла под окрашивание или склеивание без предварительного тщательного удаления поверхностной коррозии.

Истинные преобразователи ржавчины или модификаторы ржавчины растворного  типа – это водные, спиртовые, водноспиртовые или водноацетоновые растворы кислот. Однако, такие преобразователи ржавчины имеют ряд недостатков: они токсичны, трудоемки, а значит, нужно искать новые модификаторы.

Наиболее распространенные модификаторы в азотной отрасли:

Модификатор ржавчины ПРЛ-2 (ТУ 6-15-913-75) предназначен для обработки ржавой поверхности (с толщиной ржавчины до 100 мкм) в качестве консервационного средства, в том числе перед нанесением лакокрасочных материалов или смазок.

ПРЛ-2 представляет собой темно-коричневую маслянистую массу мазеобразной консистенции, хорошо удерживающуюся на вертикальных и потолочных поверхностях и имеющую следующий состав, %: ортофосфорная кислота 85%-ная - 10-13%; лигнин - 45-50%: вода - 37-40%.

Допускается нанесение ПРЛ-2 на слегка влажную поверхность, а также  при отрицательных температурах. Расход для однослойного покрытия 100-120 г/м².

После обработки поверхности  и выдержки в течение 24 ч поверхность  приобретает цвет от серого до темно-коричневого, пленка ровная без вздутия и шелушения.

Грунтовка - модификатор  ржавчины ВА-0112 (ТУ 6-10-1234-72) предназначается  для обработки слоя продуктов коррозии толщиной до 100 мкм.

Грунтовка ВА-0112 представляет собой двухупаковочную систему, состоящую из основы и ортофосфорной  кислоты, смешиваемых непосредственно  перед применением в соотношении  по массе на 100 частей основы - 3 части 85%-ной ортофосфорной кислоты.

Технология применения грунтовки ВА-0112 следующая: нанесение  грунтовки на поверхность прокорродированного  металла осуществляется методом  пневматического распыления или  вручную кистью.

Рабочая вязкость грунтовки  при нанесении кистью составляет 50-60с (по ВЗ-4 при 20°С), при пневматическом распылении - 28-30 с. Для рабочей вязкости грунтовку ВА-0112 разводят водой. Допускается наносить грунтовку на влажную поверхность.

Продолжительность практического  высыхания грунтовки при температуре 18-20°С не более 24 ч. Срок хранения грунтовки после добавления кислоты не более 24 ч.

Модификатор № 444 (ТУ МХП 1266-57-74) - высокоэффективный модификатор  продуктов коррозии. Содержит ингибиторы коррозии и применяется для противокоррозионной  подготовки оцинкованных и стальных металлоконструкций и технологического оборудования в животноводческих помещениях и птичниках, резервуаров и водонапорных башен БР-15 перед окраской, как в заводских условиях, так и на монтаже и при производстве ремонтных работ. Предназначается взамен абразивноструйных, механических и других видов обработки. Нанесение модификатора на поверхность прокорродировавшей конструкции осуществляется кистью, пневматическим распылением или окунанием (мелкие детали, изделия). Расход модификатора - 100 г/м². Применяется при температурах не ниже 0°С, наносится в два слоя. Второй слой наносится через 15-30 мин. Полное преобразование продуктов коррозии происходит через 24 ч, после чего на поверхность наносятся слой ингибированной смазки, грунта или краски. Модификатор хорошо совмещается со всеми системами защиты.

Грунтовка-модификатор  ВА-01 ГИСИ (ТУ 81-05-121-71) рекомендуется  для обработки прокорродировавшей поверхности. Может служить в  качестве самостоятельного покрытия. В комплексе с лакокрасочными материалами и ингибированными смазками грунтовки рекомендуется для защиты прокорродировавших металлоконструкций, эксплуатируемых в условиях животноводческих помещений, а также в атмосферных условиях при температуре от -40 до +70°С. В рекомендациях приведены системы защиты, к которым грунтовка имеет хорошую адгезию.

Грунтовка представляет собой двухупаковочную  систему, состоящую из основы и отвердителя, смешиваемых перед применением  в соотношении 100:7. Хранение основы и отвердителя производится в  кислотостойкой посуде. Гарантийный срок хранения основы - 3 мес. со дня изготовления. «Жизнеспособность» грунтовки - 24 ч. Перед нанесением грунтовки прокорродировавшую поверхность очищают от рыхлой ржавчины и гидрокарбонатов цинка. Нанесение грунтовки производится кистью или пневматическим распылением. До рабочей вязкости грунтовку-модификатор разводят 10%-ным раствором ПАВ, после чего состав следует профильтровать через сито с ячейками не более 0,5 мм. Расход грунтовки при нанесении кистью (в один слой) - 120 г/м². Время практического высыхания каждого слоя при нормальной температуре не более 2 ч.

 

2.4  Выбор ремонтно-реставрационных  материалов

 

Под технологией ремонта понимается технический способ выполнения ремонта с определенной последовательностью операций. При этом можно выделить способы восстановления, общие для всех деталей, и способы восстановления типовых деталей и сборочных единиц.

Восстановление деталей применяется при отсутствии запасных частей. Экономичность такого метода заключается в том, что восстановление может обходиться дешевле, чем изготовление новой детали.

Выбор способа восстановления определяется величиной и характером износа, необходимой термообработкой, конструктивными особенностями, размерами и характером нагрузок, действующих на деталь.

Ежегодно на ремонт аппаратов и  технологического оборудования в азотной промышленности тратятся значительные средства. Поэтому предложение с сокращением сроков ремонта, рациональных ремонтных работ всегда вызывает профессиональный интерес. Микротрещины в корпусах деталей, которые не поддаются традиционным методам обновления (сварка, пайка), рационально ремонтировать заливными полимерными композициями с последующей полимеризацией и термообработкой. Для увеличения ресурса работы деталей, которые имеют усталостные трещины, применяют приклеивание накладок из армированных эпоксикарбопластиков. Также накладки, особенно двухсторонние, уменьшают увеличение трещин. Основной тенденцией повышения эффективности средств и методов абразивной защиты является использование универсальных керамических карбидных смесей. Реализация данного подхода при ремонтно-восстановительных работах связана с нанесением керамико-карбидных смесей на ремонтируемую поверхность. Анализ зарубежного опыта использования антиабразивных материалов свидетельствует, что конструкционные полимерные материалы находят широкое применение при воздействиях сильной абразии и обеспечивают долговременную защиту внутреннего покрытия трубопроводов, механизмов, деталей и узлов.

Наиболее широкое распространение получила универсальная керамическая карбидная смесь ТехноПласт ТК240.

Трубы и оборудование подвергшиеся кислотному воздействию азотной кислоты, отразилось в нарушении целостности трубопровода. Поврежденные участки были не только на коленах труб, но и на самой трубе и оборудовании. Ранее применялись порошковые покрытия, однако кислотная среда повреждала порошковое защитное покрытое. Решением вопроса стало нанесение универсальной керамической смеси ТехноПласт ТК240 на всю внутреннюю поверхность трубы. В настоящее время ТехноПласт ТК240 является наиболее приемлемым продуктом на рынке.

 

2.5  Выбор антикоррозионных покрытий (металлополимерные,

       полимерные и  стеклоэмалевые)

Металлические покрытия. Металлические покрытия на изделия, изготовленные из металлических или неметаллических (стекло, керамика, пластмассы и др.) материалов, наносят для защиты от коррозии, повышения твердости, электропроводности и придания им красивого внешнего вида. Покрытия наносят электрохимическим осаждением (гальваническим методом), термомеханическим (плакированием) и диффузионным методами, распылением (металлизация) и погружением в расплавленный металл (горячий метод).

В азотной промышленности широко применяются оцинкованные стали.

Оцинкование - это покрытие металла слоем цинка для защиты от коррозии. Подходит для ровных или с небольшим изгибом поверхностей, не подверженным механическим воздействиям.

Метод защиты основан на принципе, что цинк в составе покрытия вступает в реакции коррозии первым, а основной металл остаётся «нетронутым».

Толщина цинкового слоя зависит от температуры и продолжительности процесса оцинкования и колеблется от 6 мкм для гальванического оцинкования до 1,5 мм.

Цинковые аноды растворяются в отдельной ванне, а затем через систему фильтрации подаются в основную ванну. Производительность фильтровальной установки 2 объема ванны/час. В основной ванне используются нерастворимые аноды — стальные никелированные пластины. В состав установки входит соответствующая обвязка трубопроводов.

Металлополимерные покрытия . Перспективным методом защиты металлов от коррозии и износа в азотной отрасли являются металлополимерные покрытия, которые получили распространение в последние годы в Украине и за рубежом. Принципиальное отличие металлополимерных покрытий от покрытий, наполненных металлическими порошками, состоит в том, что частицы металла не добавляется в полимер в готовом виде, а формуется непосредственно в среде полимера. Коллоидные частицы металла, которые имеют в момент образования активные центры на поверхности, хемосорбционно взаимодействуют с полярными группами полимера. При этом формуются двухфазные агрегативно стойкие системы с равномерным распределением высокодисперсионных частиц металла в объеме полимера.

Металлополимерные покрытия имеют повышенную прочность, термостойкость, а также свойства, характерные металлам: высокую электро- и теплопроводность. Одновременно они сохраняют такие важные свойства полимеров как эластичность, адгезию к металлической поверхности, химическую стойкость. Кроме того, металлополимеры приобретают протекторные и ингибирующие свойства соответствующих металлов.

Механизм упрочнения защитного покрытия состоит в перераспределении напряжения, которое распределяется равномерно по объему покрытия частиц наполнителя. То есть чем больше равномерно распределяются частицы наполнителя в полимере, тем больше защитное действие металлических покрытий определяется не коррозионной стойкостью олигомеров, которые содержат ионногенные  группы и протекторный металл как подвижный ион, а взаимодействие функциональных групп олигомеров с коллоидными частицами металла. Чем сильнее связь между функциональными группами металлов, тем выше стойкость металлического покрытия.