ФЕНОПЛАСТЫ

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

Аппараты и установки химических производств, как известно, подвержены коррозии. По экономическим и техническим сообра­жениям применение легированных металлов в качестве коррозион­ностойких материалов не всегда оправданно. Часто для этой цели подходит менее дорогостоящая ферритная сталь с долговечным и стойким к коррозии покрытием поверхности [41]. При темпера­турах до 140 °С в качестве антикоррозионного материала может применяться композиция на основе фенольной смолы и кислото­стойких наполнителей [3]. Отвержденная композиция по стойкости к кислотам и растворителям превосходит некоторые другие за­щитные материалы. Она обладает стойкостью к действию минераль­ных и органических кислот (за исключением НСООН), спиртов, углеводородов и их хлорпроизводных, сложных эфиров, не стойка к галогенам, щелочам, окислителям.

Один из возможных составов такой композиции следующий: фенолоформалъдегидная смола, голубой асбест в качестве упроч - нителя, графит, свинцовый глёт в качестве наптагнйтеля. Компо­ненты смеси перемешивают в смесителе в течение 12 ч до получения гомогенной массы, после чего ее прессуют в блоки по 20 кг. Блоки, содержащие асбест, раскатывают в листы толщиной около 3 мм, блоки, не содержащие асбеста, — в листы толщиной около 2 мм. Листы соединяют вместе. На защищаемую поверхность этот двух­слойный сырой лист толщиной около 5 мм накладывают стороной, не содержащей асбеста, чтобы исключить возможность просачива­ния жидкости на поверхность. Ниже приведены физико-механи­ческие свойства отвержденной композиции:

TOC o "1-5" h z Плотность, г/см3 ............................................................................ 1,46

Теплостойкость по Мартенсу, °С.................................................. 150

Максимальная рабочая температура, °С.................................... 140

Прочность, кгс/см2

При растяжении ........................................................................ 300

» сжатии................................................................................ 1050

» изгибе.................................................................................. 6 50

» сдвиге................................................................................. 50

Ударная вязкость, кгс* см/см2 ..................................................... 3,8

Адгезионная прочность, кгс/см2 ................................................... 100

Модуль упругости, кгс/см2 ........................................................ 38 000

Сырые листы длиной 2 м и шириной 1 м остаются пластичными в неотвержденном состоянии. На очищенную поверхность металла наносят сначала спиртовой раствор клея, а затем смолу с незна­чительным содержанием наполнителей. После просушки на металл накладывают и плотно прикатывают неотвержденные листы защитного материала. Футерованное изделие помещают в авто­клав, в котором проводится отверждение горячим воздухом при 130—140 °С и давлении 4—5 кгс/сма в течение 8—12 ч. Адгезия отвержденного материала к стали составляет в среднем 100 кгс/см2. Покрытие чувствительно к толчкам и ударам.

Электропроводность защитного материала не позволяет при его испытаниях пользоваться индукционными приборами. Наличие

Пор и трещин в покрытии определяется методом флуоресценции: И др.

Из этого материала могут быть также изготовлены крупнога­баритные аппараты. Наружная оболочка таких аппаратов выпол­няется из полиэфирного стеклопластика [42] (рис. 9.3). Феноло- формальдегидные материалы типа хавег, армированные стальными проволочными сетками, могут применяться при изготовлении раз­личных узлЬв, например мешалок, подверженных действию больших механических нагрузок. Проволочную сетку привари­вают с помощью точечной сварки к каркасу узла. После нанесения и горячей сушки предварительного грунта шпателем на изделие накладывают фенольную композицию. Общая толщина слоя соста­вляет 7—8 мм. После подсушки проводят бакелизацию при макси­мальной температуре 140 °С.

Благодаря значительному снижению массы наносимые таким образом композиции успешно применяются вместо обычных монолитных коррозионно-стойких материалов[43]. В настоящее вре­мя для химического машиностроения выпускается: ряд материалов, отличающихся исключительной коррозионной стойкостью (напри­мер, кера, баскадур, хавег, борнум, коробон). Эти материалы на­ряду с коррозионной стойкостью обладают высокой теплостойко­стью и хорошими механическими свойствами. На рис. 9.4 приве­дены данные о рабочих температурах некоторых пластмасс в раз-

Личных средах. Эти пластмассы (например, баскадур) можно также перерабатывать в изделия прямым и литьевым прессованием при температуре 160—170 °С, давлении 150—200 кгс/см2 и продол­жительности выдержки 70 с на 1 мм толщины стенки изделия. Экструзией из них изготавливают водо - и газонепроницаемые трубы неограниченной длины с хорошим качеством поверхности. Предварительный нагрев перед прессованием осуществляют в термо­шкафу при 90 °С (высокочастотный нагрев исключен ввиду полу­проводниковых свойств материала). Окончательное отверждение изделий происходит в термокамерах в течение 8—10 ч при 120 °С.

Аналогичную плотную массу, полученную смешением жидкой фенолоформальдегидной смолы и смеси наполнителей, формуют в изделия с толщиной стенок до 80 мм в простых формах или мо­делях без давления, а затем отверждают в автоклавах горячим воз­духом в течение 8 ч при 140 °С и давлении 9 кгс/см2. Преимущества этого способа — во-первых, не требуются дорогостоящие пресс - формы, а, во-вторых, на отвержденные изделия с утолщенными стенками можно наносить покрытия и затем их отверждать. Обработкой резанием отвержденных изделий и заготовок можно изготавливать фланцы, сальники, вентили и т. д.

Для восстановления поврежденных поверхностей деталей используют кислотостойкие замазки, которые приготавливают непосредственно перед употреблением смешением смолы и порош­кообразного наполнителя. Замазка, нанесенная на шероховатую поверхность, «схватывается» при температуре 15—20 °С в тече­ние 30—48 ч. Полное отверждение длится 8 сут.

Важную роль в коррозионной защите играет предварительная обработка наполнителей. В качестве наполнителей часто исполь­зуются различные сорта асбеста, которые сначала необходимо об­работать кййящей соляной кислотой, так как, например хризотил, на 40—50% растворяется в различных минеральных кислотах - Весщелочное стекло (Е-стекло) тоже растворяется в НС1 на 40— 50%, поэтому вместо него применяют специальное значительно ме­нее растворимое С-стекло [44].

Другой способ повышения коррозионной стойкости заключается в покрытии металлических поверхностей чередующимися слоями материалатипахавег и ткани из синтетических волокон, например из полиэфирных или акриловых. Такое упрочнение повышает стойкость к действию щелочей и фтористых соединений и вместе с тем улучшает механические свойства изделий.

Широкое применение находят фурановые смолы, отличающиеся высокой стойкостью к щелочам. Асбо - и стеклофурановые компо­зиции одинаково стойки к действию минеральных кислот, солей, а также концентрированных горячих растворов ]ЧаОН [44].

Необходимо отметить, что рекомендации в отношении пригод­ности материалов к использованию в различных условиях носят скорее качественный характер, что затрудняет выбор антикорро­зионного материала. Чтобы можно было хотя бы приблизительно сравнивать и обобщать однородные показатели, применяют си­стему числовых оценок. Важность различных свойств материалов оценивают по десятибалльной числовой шкале (1 — высший балл). Таким образом, представляется возможность расположить конку­рирующие материалы в один ряд и сравнить их достоинства по оценочным баллам [45]. Пример такой оценки для антикоррозион­ных покрытий на основе модифицированной и немодифицирован - ®ой фенольных смол приведен ниже: ♦

Фенольная смола модифи - ^модифи­цированная цированная

	4 3 5 3 3 5	7 6 8 7 3 3 3 3 7 5
5 5 7 9

Вагнер [46] различает два вида износа материалов: обычный износ в процессе эксплуатации (влияние механиче­ских нагрузок);

Разрушение, обусловленное воздействием окружающей среды (влияние погодных условий и агрессивных сред).

Предотвращение механического разрушения материалов яв­ляется экономической задачей. Ее решение позволит свести к ми­нимуму затраты на техническое обслуживание установок и аппа­ратов. Над проблемами коррозионной защиты в настоящее время успешно работают конструкторы и технологи химических произ­водств. Они должны выбрать не только подходящий износостой­кий материал, но и в ряде случаев коррозионно-стойкое покрытие с теплостойкостью до 200 °С. Кроме того, при замене металлов пластмассами и нанесении антикоррозионных покрытий сле­дует учитывать различия в свойствах применяемых мате­риалов.

Одним из важных показателей покрытий является коэффи­циент теплопередачи. Примеси в охлаждающей воде или осадки, образовавшиеся внутри аппаратов, в значительной степени ухуд­шают теплопередачу. Большое значение для защитных покрытий имеет стойкость к водяному пару (паропроницаемость). В работе [47] исследована стойкость покрытий на основе фенольных смол, модифицированных кремнийорганическими полимерами, к водя­ному пару. У покрытий на основе модифицированных фенольных смол не ухудшается теплопередача под действием водяного пара, они выдерживают длительные нагрузки при температурах до 200 °С, оборудование и трубы, покрытые такими смолами, не об­наруживают признаков коррозии.

Защитные покрытия на подготовленную поверхность наносят погружением, обливанием, напылением и т. д. Отверждают по­крытия при 230 °С. Важно, чтобы покрытие было равномерным по толщине и чтобы в нем отсутствовали поры. Непокрытые участки поверхности металла определяют путем измерения электропро­водности.

Фенольные покрытия применяют также для защиты буровых скважин, ответственных узлов в установках обессоливания, для защиты резервуаров горячей воды и водонакопителей любыд: типов и размеров, выполненных из обычной углеродистой стали, причем покрытия стойки как в морской или сточной воде, так и в водах, содержащих газы. Подобные покрытия также используют для защиты резервуаров тяжелой воды и теплообменников атомных электростанций.

Радиационную стойкость покрытий на основе реактопластов в ядерно-энергетических установках исследовали с помощью реактора «Геестхахт», принадлежащего «Обществу по применению ядерной энергии в судостроении и судоходстве» [48]. Облучение проводили под водой (удельная проводимость воды в начальный момент испытаний составляла 1,2* 10-6 См, к концу — 56- 10“6См,

Продолжительность облучения — 1085 ч при 20—35 °С). У смол, модифицированных кремнийорганическими соединениями, в ре­зультате облучения улучшалась пластичность.