МАШИНОСТРОЕНИЕ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСУДОВ И ТРУБОПРОВОДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Анализ конструкций и условий эксплуа­тации сосудов и трубопроводов высокого давления показывает, что при выборе конст­рукционных материалов для их изготовления необходимо учитывать следующие факторы:

При проверке прочности фланцевого со­единения пробным давлением значения Q3 и Q4 принимают равными нулю и расчет выполняют NoQ = Qx + Q2.

Расчет шпилек. Диаметр dp шпильки рассчитывают по силе Q, полученной по (8.2.28), и уточняют по значению, найденному из уравнения (8.2.22):

С/Р=]-ТТ-> (8'[8]

Где [а]ш - допускаемое напряжение материала шпилек (см. табл. 8.2.3). Число шпилек Z реко­мендуется принимать в зависимости от Dy:

125...200 250...400 400...500

8; 12 12; 16 16; 20 выбираемых материалов параметрам и свой­ствам рабочей среды, учитывая особенности работы металла: при высокой температуре, длительном непрерывном или с кратковре­менными перерывами воздействии нагрузки в контакте с технологическими средами, отли­чающимися высокой коррозионной активно­стью. При выборе марок сталей должны быть представлены данные об их механических, физических и технологических свойствах, полученные при испытании образцов про­мышленных плавок, приведены сведения о чувствительности сталей к механическому старению, об их работоспособности в услови­ях малоциклового нагружения в режимах мяг­кого или жесткого видов нагружения. Для материалов, предназначенных для работы при температуре Г>450°С, должны быть полу­чены характеристики длительной прочности и длительной пластичности.

Свариваемость сталей должна быть под­тверждена результатами испытаний сварных соединений, выполненных по рекомендуемой технологии (с обеспечением необходимых прочностных, пластических и других свойств сварных соединений).

Для изготовления сосудов и трубопро­водов высокого давления применяют поковки, рулонную сталь, листовой и сортовой прокат, двухслойную сталь, трубы. Поковки получают из углеродистых (спокойных), низко-, средне - и высоколегированных сталей, выплавленных в мартеновских или электрических печах, а также способами электрошлакового перепла­ва. Механические свойства поковок рекомен­дуется определять на тангенциальных образ­цах. Чистовая механическая обработка поко­вок выполняется после их окончательной термической обработки, дефектоскопии, кон­троля макроструктуры и испытаний механи­ческих свойств.

Сталь для изготовления рулонной поло­сы, используемой в конструкциях многослой­ных сосудов для навивки центральных обеча­ек, рекомендуется выплавлять в кислородных конвертерах с последующим изготовлением слябов методом непрерывной разливки и про­катки в полосу толщиной 4...6 мм и шириной 1400... 1700 мм.

Рулонная сталь должна обладать малой чувствительностью к наклепу и высокой пла­стичностью. Для обеспечения хорошей свари­ваемости и устойчивости против старения сталь должна быть низкоуглеродистой. В зоне термического влияния сварных соединений должны обеспечиваться необходимые механи­ческие свойства без последующей высокотем­пературной обработки. Для достижения высо­ких и равномерных по длине полосы механи­ческих свойств и теплоустойчивости рулонной стали ее легируют марганцем, кремнием, вана­дием, ниобием, хромом, никелем, молибденом и титаном, а также подвергают термомехани­ческой обработке в процессе прокатки или термической обработке в проходных печах. Поставку стали производят рулонами, готовы­ми для процесса навивки рулонированных обе­чаек.

Для изготовления штампованных днищ и горловин сосудов применяют толстолисто­вой прокат (толщиной до 160 мм) из низколе­гированной стали. Для деталей отбирают только такой металл, который после тщатель­ного контроля качества неразрушающими методами, исследования макроструктуры, проверки механических свойств отвечает тре­бованиям технической документации, по­скольку в толстолистовом прокате весьма вероятно присутствие пороков в виде рас­слоений, неметаллических включений, а так­же неравномерность механических свойств по толщине листа.

Для центральных обечаек и наружных кожухов рулонированных сосудов применяют листовой прокат из низколегированных ста­лей повышенной прочности со стабильными механическими свойствами в широком темпе­ратурном интервале и хорошей свариваемо­стью. Для защиты центральных обечаек от агрессивного воздействия рабочей среды ис­пользуется двухслойная листовая горячеката­ная сталь с плакирующим слоем из коррози - онно-стойкого металла.

При особо агрессивных средах (напри­мер, в плаве карбамида) внутреннюю поверх­ность сосудов футеруют листами из хромони- кельмолибденовых сталей с пониженным со­держанием углерода (03X17H14M3, 08Х17Н13М2Т, 08X17H13M3T и др.), а также применяют наплавку специальными свароч­ными материалами. Для футеровки использу­ют горячекатаную коррозионно-стойкую сталь после термической обработки, травле­ния поверхности и контроля стойкости к меж- кристаллитной коррозии.

Воздействие температуры. Технологи­ческие процессы, осуществляемые при высо­ком давлении, протекают, как правило, при высокой температуре (200...500 °С и выше); при этом длительность температурного воз­действия на металл может достигать 100 тыс. ч и более. В этих условиях сведения о механи­ческих свойствах материалов, использован­ных при их изготовлении, приобретают особо важное значение, так как на их основе осуще­ствляется расчет допускаемых напряжений в элементах конструкций высокого давления и устанавливается срок их службы.

Существующий опыт выбора сталей для конструкций высокого давления показывает, что оценка их работоспособности при повы­шенной температуре по прочности и пластич­ности, определенных при испытаниях металла без учета временного фактора, допускается: для углеродистой стали при температуре не выше 380 °С, для низколегированной стали при температуре 420...450 °С, для аустенит - ной стали при температуре не выше 525 °С. При более высоких температурах эксплуата­ции прочностные и пластические характери­стики сталей следует оценивать с учетом влияния длительности воздействия статиче­ских нагрузок и температур. В этих условиях свойства стали оцениваются исходя из сле­дующих характеристик: временного сопро­тивления; предела длительной прочности; максимальной пластичности при разрушении.

Эксплуатационная надежность сталей в конструкциях высокого давления, работаю­щих при высокой температуре, обеспечивает­ся их легированием, основанном на использо­вании структурного упрочнения двух видов: образования твердого раствора посредством введения элементов, повышающих темпера­туру рекристаллизации и снижающих интен­сивность диффузионных процессов в сплаве, или получения высокодисперсной смеси фаз путем закалки и отпуска стали. Для структур­ного упрочнения первого вида обычно ис­пользуют хром, молибден и вольфрам, второ­го вида - ванадий, ниобий и титан.

Хромомолибденовые теплоустойчивые стали наиболее часто применяют для сварных конструкций, как обладающие структурной стабильностью в процессе длительной работы при высоких температурах. Поэтому основ­ные легирующие элементы в теплоустойчи­вых сталях - хром и молибден. Легирование металла шва теплоустойчивых сталей хромом (0,5 % и более) предотвращает графитизацию стали и сварного шва в процессе эксплуата­ции при температуре Т= 400 °С и выше. Мо­либден применяют для легирования с целью повышения теплоустойчивости сталей, так как он повышает температуру рекристаллиза­ции. Однако для достижения удовлетвори­тельной длительной прочности в сталь надо вводить примерно в 2 раза больше вольфрама, чем молибдена.

Структурное упрочнение второго вида осуществляется введением в сталь карбидооб - разующих элементов - ванадия, ниобия и угле­рода. Теплоустойчивые стали с карбидным упрочнением подвергают термической обра­ботке (закалке на мартенсит и высокому отпус­ку), так как ванадий и ниобий положительно влияют на жаропрочность стали тогда, когда они находятся в стали в виде высокодисперс­ных карбидов.

Номенклатура сталей, применяемых для изготовления деталей, приведена в табл. 8.3.1. Выбор конкретной марки стали для того или иного конструктивного элемента осуществля­ется исходя из фактической (или расчетной) температуры его стенки, рабочего (и расчетно­го) давления технологической среды, ее корро­зионной активности и регламентируется соот­ветствующей нормативно-технической доку­ментацией.

Коррозионное воздействие. В процессе эксплуатации материал может подвергаться различным видам коррозионного воздействия агрессивных компонентов технологической среды. Под прокладками, в зазорах, в резьбо­вых соединениях стали могут подвергаться местной (щелевой) коррозии, в зоне сварных соединений (при наличии коррозионных сред) - ножевой коррозии, а также избира­тельной и равномерной коррозии.

Металл элементов, соприкасающихся в процессе эксплуатации с водой, может под­вергаться коррозионному растрескиванию. Разрушение металла при коррозионном рас­трескивании происходит при совместном воз­действии механических напряжений растяже­ния и среды с образованием трещин внутри кристаллов и по их границам. Технологиче­ская среда, используемая в теплообменниках высокого давления, может иметь повышенное содержание кислорода, стимулирующего про­цессы коррозионного растрескивания метал­ла. Коррозионному растрескиванию подвер­жен металл элементов с температурой стенки 300. ..400 °С, изготовленных из хромомолиб - денованадиевых сталей, при работе в контакте со средами, содержащими водные растворы щелочей. Длительные (6...7 тыс. ч) исследо­
вания влияния концентрации щелочи на свой­ства сталей при температуре 350...400 °С по­казали, что коррозионное растрескивание этих материалов начинается при концентра­ции щелочи в растворе более 5 %.

8.3.1. Отечественные стали, используемые при изготовлении элементов сосудов и трубопроводов высокого давления

Поковки

Листовые и рулонные стали

Двухслойные стали

Заготовки для крепежных деталей

Фланцев

Шпилек

Гаек

20; 22К

20К

20К + (08Х18Н1 ОТ; 12Х18Н10Т; 10X17H13M3T)

20; 22К,

35; 40; 45

40ХФА; 35Х; 38ХА; 40Х

35; 40

15 ГС - 14ХГС; 09Г2С

16ГС; 09Г2С; 10Г2С

16ГС + (08Х18Н10Т; 12Х18Н10Т)

09Г2С; ЗОХ; 40Х; 38ХА

ЗОХ; 38ХА; 40Х

35Х; 38ХА;

ЗОХ; 40Х

ЗОХМА; 20Х2МА; 22ХЗМ

12Х1МФ; 12Х2МФА

09Г2С + (08Х18Н10Т; 12Х18Н10Т; 10X17H13M3T)

20Х2МА; 2ХЗМ; ЗОХМА; 35ХМ

ЗОХМА; 35ХМ;

40ХФА

ЗОХМА; 35ХМ; 25Х1МФ

15Х2МФА; 18Х2МФА; 25ХЗМФА

08Г2СФБ

12ХМ + (08Х18Н1 ОТ; 12Х18Н10)

25X1МФ; 25Х2М1Ф

38ХНЗМФА; 34XH3M; 25Х1МФ;

2 5X2 МІ Ф

18ХЗМФ; 20ХЗМФ

12ХГНМ; 12ХГНМФ; 15ХГНМФТ

12МХ + (08Х18Н10Т; 12Х18Н10)

20ХЗМВФ

-

-

38ХНЗМФА

-

10Х2М1 + 08Х18Н10Т

-

-

-

15Х5М

-

-

-

-

-

12Х18Н10Т; 10X17H13M3T; 03X17Н14МЗ

-

-

-

-

-

Примечание. Обычным шрифтом обозначены стали, используемые при изготовлении сосудов вы­сокого давления, курсивом - стали, используемые при изготовлении деталей трубопроводов высокого давле­ния, жирным шрифтом - стали, используемые при изготовлении сосудов и трубопроводов высокого давления.

Опасный вид коррозионного разрушения - растрескивание элементов, изготовленных из аустенитных сталей, в водных растворах, со­держащих хлориды. Основные меры защиты металла от коррозионного растрескивания - это сведение к минимуму уровня напряжений, сни­жение местной концентрации напряжений, под­бор соответствующих материалов, систематиче­ский анализ и контроль содержания кислорода, хлоридов, щелочей в составе рабочей среды.

На установках производства полиэтилена высокого давления известны случаи выхода из строя (через 5...60 тыс. ч эксплуатации) гнутых элементов холодильников высокого давления типа «труба в трубе», изготовленных из труб 40x12 мм из стали 20ХЗМВФ-Ш и труб 146x43 мм из стали 30CrNiMo8, вследствие об­разования трещин.

В производстве карбамида, гидрокрекинге металл сосудов и трубопроводов высокого дав­ления может подвергаться межкристаллитной коррозии. Аустенитные коррозионно-стойкие стали проявляют склонность к межкристаллит­ной коррозии после сенсибилизации в результа­те нагрева до температуры 510...790 °С в ре­
зультате обеднения границ зерна хромом, облас­ти которых корродируют вследствие функцио­нирования локальных гальванических пар.

Восприимчивость аустенитных коррози - онно-стойких сталей к межкристаллитной кор­розии можно снизить уменьшением содержания углерода до 0,03 %, введением стабилизаторов, термической обработкой (аустенизацией или стабилизирующим отжигом).

Процессы, осуществляемые под высоким давлением, имеют свою специфику, состоящую в том, что в них, как правило, используются технологические среды, содержащие такие ком­поненты, как высокотемпературный газообраз­ный водород под давлением, газообразный ам­миак, оксид углерода. Эти компоненты техноло­гических сред представляют наибольшую опас­ность для сталей, используемых в сосудах и трубопроводах высокого давления, вызывая их азотирование, водородную и карбонильную коррозию. Именно эти виды коррозионного воздействия наиболее неблагоприятно влияют на работоспособность и надежность материалов при температурах выше 200.. .300 °С.

Водородная коррозия. Технологические среды, содержащие газообразный водород или его соединения, при температуре выше 200 °С. когда водород становится химически активным, вызывают водородную коррозию и водородное охрупчивание металла. В результате водородной коррозии изменяется структура стали, происхо­дит межкристаллитное растрескивание; прочно­стные, пластические и вязкостные характери­стики стали необратимо ухудшаются, приводя к преждевременным поломкам и разрушениям элементов.

Определяющее влияние на растворимость водорода в стали оказывает температура: с ее повышением концентрация водорода в металле возрастает по экспоненциальной зависимости, тогда как с ростом давления она изменяется линейно. Промежуток времени от момента на­чала взаимодействия водорода с металлом до появления признаков обезуглероживания назы­вают индукционным (инкубационным) перио­дом. Для сталей ряда марок получены эмпири­ческие соотношения, по которым можно рассчи­тать продолжительность индукционного перио­да в зависимости от температуры и давления водорода в газовой фазе [1].

Продолжительность индукционного пе­риода определяет период безопасной эксплуата­ции оборудования в высокотемпературном газо­образном водороде высокого давления. Для обеспечения эксплуатационной надежности металла элементов, работающих в водородсо - держащих средах, следует отдавать предпочте­ние материалам, индукционный период которых превышает расчетный срок службы оборудова­ния.

Материалы, у которых продолжительность индукционного периода превышает продолжи­тельность их расчетного срока службы, являют­ся водородоустойчивыми, т. е. способными про­тивостоять процессу протекания водородной коррозии в течение времени, сопоставимого с предполагаемым сроком их службы в конструк­ции.

Скорость водородной коррозии стали опре­деляется совместным действием многих факто­ров: температуры, парциального давления водо­рода, химического состава стали, толщины стен­ки конструкции, возникающих в ней напряжений. Как правило, температура и парциальное давле­ние водорода регламентированы технологией того или иного химического процесса. В связи с этим основным способом повышения стойкости сталей к водородной коррозии является измене­ние природы ее карбидной фазы посредством легирования цементита Fe3C карбидообразую- щими элементами (хромом, молибденом, вана­дием, вольфрамом и др.), связывающими весь углерод в карбиды и повышающими устойчи­вость цементита.

Опыт эксплуатации оборудования за ру­бежом при повышенных температурах и давле­ниях водорода обобщен в работе [10], в которой приведены эмпирические зависимости водоро - доустойчивости различных сталей в зависимо­сти от условий их эксплуатации. По мере накоп­ления данных о поведении сталей в водородсо- держащих средах в условиях промышленного производства эти сведения периодически уточ­няются.

В значительной степени устойчивость ста­ли против водородной коррозии при высокой температуре и давлении обусловлена также структурой стали, которая зависит от условий ее термической обработки. Наибольшая водородо - устойчивость стали достигается после ее закал­ки и высокого отпуска. Температура отпуска, обеспечивающая оптимальную водородоустой - чивость, обычно составляет 650...720 °С. Сталь с мартенситной структурой наименее устойчивая

Сварные соединения стали, по степени ле­гирования равноценные основному металлу, имеют такую же водородоустойчивость как и основной металл. Для повышения водородо- устойчивости металла сварных соединений сварка элементов, контактирующих с высоко­температурными водородсодержащими среда­ми, должна производиться с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 300 °С, с последующим высоким отпуском при 650...680 °С.

Однако применение сталей, легированных хромом, молибденом и другими дорогостоящи­ми компонентами, не всегда приемлемо как по техническим причинам, например, из-за отсут­ствия поковок необходимых размеров из стали необходимого легирования, так и вследствие существенного повышения стоимости сосудов и трубопроводов высокого давления. В таких слу­чаях защиту стали от водородной коррозии можно осуществить другим способом. Сущ­ность его состоит в уменьшении давления водо­рода в зоне его контакта со сталью при сохране­нии давления водорода в газовой фазе в соот­ветствии с заданным технологическим процес­сом. Давление водорода на границе контакта с металлом уменьшается до такого значения, при котором количество водорода, растворенного в стали, недостаточно для протекания реакции гидрогенизации карбидной фазы углеродистой или низколегированной стали.

Для уменьшения давления водорода угле­родистые и низколегированные стали футеруют или плакируют материалом, обладающим низ­кой водородопроницаемостью, соблюдая при этом определенное, поддающееся предвари­тельному расчету, соотношение между толщи­ной защитного слоя футеровки (плакировки) и защищаемого материала.

Аустенитные стали 12Х18Н10Т; 10Х17Н13М2Т; 10X17H13M3T; 08X17H13M3T и др., стали аустенитно-мартенситного класса 08X13...20X13, медь, алюминий и сплавы на их основе имеют более низкую водородопроницае - мость (на порядок ниже), чем углеродистые и низколегированные стали. Плакирующий слой из этих материалов многократно снижает агрес­сивное действие водорода, поскольку водородо- проницаемость плакирующего металла во много раз меньше, чем для основного. В этом случае значительно уменьшается концентрация диф­фундирующего водорода на границе плакирую­щий слой-основа. Оценка эффективности за­щитного покрытия стали от воздействия водо­рода осуществляется в соответствии со специ­альными методиками [9].

Водородное охрупчивание. Но и в случае, когда сталь легирована соответствующими эле­ментами в необходимых пропорциях, предупре­ждающими изменение природы ее карбидной фазы, водород, абсорбированный сталью при повышенном давлении и температуре, хотя и не вызывает ее водородной коррозии, однако отри­цательно влияет на ее механические свойства, вызывая охрупчивание и разупрочнение. В наи­большей степени охрупчивание стали, абсорби­ровавшей водород при высокой температуре, проявляется после охлаждения металла до нор­мальной температуры.

По данным эксплуатации сосудов и трубо­проводов высокого давления трубы из стали 20X3МВФ после длительной эксплуатации (до 63 тыс. ч) под давлением 32 МПа (парциальное давление водорода 28 МПа) при температуре 400 °С хрупко разрушались при нормальной температуре и давлении около 17 МПа. Водо­родная коррозия металла стенки труб при этом не обнаружена, но зафиксировано высокое со­держание водорода в стали (до 14 см3/100 г).

Степень водородного охрупчивания при­нято оценивать по изменению механических характеристик стали, до высокотемпературного водородного воздействия и после. Наибольшие изменения при этом претерпевают характери­стики пластичности стали (относительные уд­линение и сужение), а также временное сопро­тивление. Сведения об изменении механических характеристик сталей (водородном охрупчива- нии) под влиянием растворенного в них водоро­да (в условиях, когда обезуглероживания стали не происходит) обобщены в [2].

Водородное охрупчивание в большой сте­пени определяется напряженным состоянием материала, содержащего водород. Наводоро - женный металл, располагая определенным запа­сом пластичности в условиях одноосного и плоского растяжения, способен полностью утра­тить свои пластические свойства в местах кон­центрации напряжений, в которых реализуется объемное напряженное состояние. При эксплуа­тации в водородсодержащей среде известны случаи выхода из строя труб из-за макрохрупко- го разрушения стенки в местах концентрации напряжений (скопления неметаллических вклю­чений или дефектов на внутренней поверхности стенки), хотя материал при испытаниях на од­ноосное растяжение имел достаточный запас пластичности.

Водород, растворенный в стали и вызы­вающий ее охрупчивание, может быть удален из нее при нагреве; при этом пластичность стали восстанавливается практически до ее исходного
значения. Это явление достаточно широко ис­пользуется на практике. Для предупреждения хрупкого разрушения элементов из-за водород­ного охрупчивания их медленно охлаждают для удаления водорода из стали, а после длительной эксплуатации в водородсодержащих средах их подвергают восстановительной термической обработке (отпуску или закалке с отпуском).

Области применения наиболее распро­страненных при изготовлении сосудов и трубо­проводов высокого давления отечественных сталей в высокотемпературных газообразных водородсодержащих средах приведены в табл. 8.3.2.

8.3.2. Максимально допускаемая температура применения сталей в водородсодержащих средах, °С

Марка стали

Парциальное давление водорода, МПа

1,5

2,5

5

10

20

30

40

20; 20К; 22К; 15ГС; 16ГС; 09Г2С;10Г2С1

290

280

260

230

210

200

190

14ХГС

310

300

280

260

250

240

230

ЗОХМА; 12ХМ; 15ХМ; 12Х1МФ

400

390

370

330

290

260

250

20Х2М

480

460

450

430

400

390

380

10Х2М1; 12Х2МФА; 15Х1М1Ф; 25Х2МФА

510

490

460

420

390

380

22ХЗМ; 25ХЗМФА

510

500

490

475

440

430

420

18ХЗМВ

510

500

470

450

20ХЗМВФ; 15Х5М; 12Х18Н1 ОТ; 10Х17Н1ЗМ2Т; 10Х17Н1ЗМЗТ; 08X17H13M3T

510

20 + 12Х18Н10Т; 09Г2С+ 12Х18Н10Т; 16ГС+ 12Х18Н10Т

380

350

2МХ + 12Х18Н10Т; 12ХМ+ 12Х18Н10Т

400

390

370

Примечания: 1. Условия применения двухслойной стали установлены для отношения толщин ос­новного и плакирующего слоев не более 9 при парциальном давлении водорода за основным слоем не более 0,1 МПа.

Для сталей 20ХЗМВФ, 15Х5М, 12Х18Н10Т; 08Х17Н13М2Т; 08Х17Н15МЗТ; 10Х17Н13М2Т; 10X17H13M3T максимально допускаемая температура в водородсодержащих средах 510 °С (при парциаль­ном давлении водорода до 40 МПа).

Максимально допускаемые температуры относятся также к сварным соединениям, если по содержа­нию легирующих компонентов металл шва не уступает основному металлу.

Карбонильная коррозия. В технологиче­ских средах производства метанола, бутиловых спиртов и некоторых других металл подверга­ется карбонильной коррозии - разновидности поверхностной коррозии материала в газовой технологической среде, содержащей оксид углерода. Оксид углерода, взаимодействуя с металлической поверхностью деталей, образует соединение с железом - пентакарбонил железа Fe(CO): его образование начинается при 125 °С (максимальное его количество образуется при 150...200°С) и прекращается при 300°С. Пен­такарбонил железа (продукт коррозии) имеет слабую связь с металлической матрицей и по­степенно переходит с поверхности металла в газовую фазу, уменьшая толщину стенки дета­лей.

Стойкость стали в среде оксида углерода зависит от парциального давления СО в газо­вой фазе, температуры и химического состава стали. С увеличением содержания хрома стой­кость стали в среде СО возрастает. Наиболее
стойки в среде СО стали, содержащие 18 % Сг и более (12Х18Н10Т, Х21Н5Т, Х25Т). Доста­точно высокую стойкость в газовых средах, содержащих оксид углерода, имеют медь, бронза, латунь. Алюминий практически не подвергается карбонильной коррозии [4].

При исследовании стойкости углеродистых Aq42, Aq45, St45.29, С30 (до 0,25 % С), низколе­гированных АС (0,22 % С, 1,0... 1,5 % Мп), сред- нелегированных Р5 (0,15 % С, 4...6% Сг, 0,45 % Мо) сталей, а также сталей 20, ЗОХМА, 18ХЗМВФ и 12Х18Н9Т и их сварных соединений при давлении смеси (СО + Н2) 40 МПа и объем­ной доле оксида углерода 30, 40 и 60 %, в про­мышленных и лабораторных условиях установ­лено, что все исследованные материалы устойчи­вы в газовой среде с долей СО до 30 % при дав­лении смеси 37...40МПа Скорость коррозии углеродистых и низколегированных сталей мак­симальна при доле оксида углерода 60 % в интер­вале температур 175...225 °С. В газовой среде, содержащей до 60 % СО, устойчивы стали и их сварные соединения с содержанием 3...6 % Сг; не корродирует сталь 12Х18Н9Т и ее сварные соединения. Примесь сероводорода к оксиду углерода усиливает процесс карбонильной корро­зии. В присутствии 0,1% H2S при парциальном давлении оксида углерода 12 МПа скорость кар­бонильной коррозии резко возрастает и для ста­лей 20, ЗОХМА при 200 °С достигает 12,6... 11,7 г/(м2 ч). Основной металл и металл шва, имеющие одинаковые степени легирования, корродируют с одинаковой скоростью.

8.3.3. Максимально'допустимое парциальное давление оксида углерода в газовой смеси, МПа

Стали

Температура, ° С

До 100

Свыше 100

Углеродистые и низколегированные с содержанием хрома до 2 %

Не рекомендуется

Низколегированные с содержанием хрома 2 . 5 %

24

10

Коррозионно-стойкие аустенитного класса

24

Особо интенсивной карбонильной коррозии подвергаются уплотнительные поверхности и линзы из низколегированных сталей с 2...5 % С; для повышения работоспособности их следует наплавлять аустенитными электродами. Для ис­ключения утечек в линзовых уплотнениях на уплотнительные поверхности можно также про­изводить их кадмирование или цинкование. Осо­бенно это необходимо при наличии в технологи­ческой среде примеси сероводорода.

В местах недостаточного контактного давления даже при использовании коррозион- но-стойких сталей, а также наплавке уплотни­тельных поверхностей аустенитными электро­дами, происходит разуплотнение ввиду обра­зования сквозных свищей.

Максимально допустимые параметры применения сталей в средах, содержащих ок­сид углерода, при которых они являются ус­тойчивыми к карбонильной коррозии, приве­дены в табл. 8.3.3.

Азотирование. Металл сосудов и трубо­проводов высокого давления установок синтеза аммиака в процессе эксплуатации может под­вергаться азотированию. Характерные случаи повреждений металла реакторов высокого дав­ления в процессе эксплуатации в высокотемпе­ратурных средах, содержащих аммиак под дав­лением, описаны в работе [8].

Сущность явления азотирования состоит в том, что содержащийся в технологической азотоводородоаммиачной среде газообразный аммиак диссоциирует при повышенной темпе­ратуре с образованием атомарного азота. Сте­пень термической диссоциации аммиака зави­сит от его парциального давления в газовой фазе и температуры, а также от условий работы установок синтеза аммиака. Атомарный азот адсорбируется металлом, диффундирует в его поверхностные слои и, взаимодействуя с желе­зом и легирующими элементами стали, образу­ет нитриды, придающие азотированному слою высокую твердость и хрупкость. Азотирование стали сопровождается значи­тельным увеличением объема металла насы­щенного азотом слоя: образовавшийся поверх­ностный азотированный слой вызывает появ­ление значительных напряжений растяжения в материале под азотированным слоем. Допол­нительные напряжения от распирающего дей­ствия азотированного слоя не должны превы­шать 1...1,5 МПа, что соответствует отноше­нию толщины азотированного слоя к толщине стенки детали не более 0,05.

Скорость азотирования имеет тенденцию к уменьшению с увеличением продолжитель­ности процесса, о чем свидетельствуют резуль­таты испытаний материалов в промышленных условиях в течение более 20 тыс. ч. Замедление азотирования с течением времени обусловлено уменьшением интенсивности диффузии ато­марного азота в глубь металла по мере увели­чения толщины азотированного слоя. Заметное азотирование перлитных сталей начинается при 350...380 °С. Аустенитные стали подвер­жены азотированию в меньшей степени. Пер­вые признаки азотирования для сталей этого класса обнаруживаются при температуре выше 400 °С.

Максимально допустимая температура применения сталей в средах, содержащих ам­миак, приведена в табл. 8.3.4.

Скорость азотирования сварных соедине­ний сталей 20ХЗМВФ, 15Х5М, 12Х18Н10Т, выполненных по режимам промышленной сварки, практически равна скорости азотиро­вания основного металла.

[1] - бункер; 2 - корпус мельницы; 3 - диски ротора; 4 - била; 5 - лопасти вентилятора; 6 - отверстия;

7 - патрубок вывода тонкоизмельченного продукта;

8 - вал мельницы; 9 - отбойники; 10 - приводной шкив

Как видно из таблицы, удельный расход энергии и производительность даже для одной мельницы очень сильно зависят от свойств из­мельчаемых материалов и тонины измельчения.

Еще более высокие технико-эконо - мические показатели имеют многоступенчатые мельницы ударно-отражательного действия ИГХТУ с развитой внутренней сепарацией измельчаемых частиц. В таких машинах выгру­зочный патрубок 7 готового продукта смещен либо в центр крышки (как показано на рис. 2.1.31), либо к центру от отбойников на опре -

[2]

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Производство и продажа хонинговальных головок

Хонинговальные головки 36-160 мм. Контакты для заказов хонголовок: Украина: +38 050 457 1330 Россия: delo7.ru - представитель в России hon@msd.com.ua Внимание! Если Вы из-за границы, желательно оставить электронную почту для …

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

Оборудование для измельчения применя­ется в промышленности переработки полимер­ных материалов для проведения дробления, раздавливания, истирания, расщепления во­локнистых ингредиентов и отходов полимер­ных материалов при их вторичной переработ­ке, а также для других операций …

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Кристаллизация - процесс образования кристаллической фазы из расплавов, растворов и газовой фазы. С помощью кристаллизации: Получают твердые продукты в виде бло­ков, гранул, чешуек и др.; Разделяют различные смеси на фракции, …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.