Виды коррозионно-механических разрушений конструкционных материалов

 

          Кроме тогo, в состав прямого кокcoвoгo газа входят сероуглерод, сероокись углерода, тиофен, пиридиновые основания, меркаптаны, фенолы и др.

Выход и состав продуктов коксования зависят от свойств кокcyeмых углей, конструкции печей и условий коксования.

          В таблице 1.1 приведены производственные данные о выходе продуктов коксования различных шихт, из которых видно, что при увеличении выхода летучих веществ шихты растет выход коксового газа, смолы, бензольных углеводородов, аммиака. Значительное влияние на выход и состав химических продуктов коксования оказывает температура процесса.

              При ее увеличении растет выход коксовогo газа и содержание водорода в нем, уменьшается выход смолы, а ее плотность повышается, растет выход cыpoгo бензола при снижении содержания в нем толуола, ксилола и непредельных соединений.

                                                                   

                                                                                                         

                                                                                                                 Таблица 1

Наименование продуктов	Выход летучих веществ в процентах на сухую массу шихты
	20	25	30
Кокс Газ Смола Бензольные углеводороды Вода пирогенетическая Аммиак	82,0 12,6 2,0   0,78 2,2 0,28	78,0 14,0 3,2   1,0 3,1 0,3	73,6 15,5 4,2   1,3 4,6 0,32

                     

      Существенное влияние на выход продуктов оказывают также полнота загpузки камер шихтой и режим отсасывания газа. При неполной загpузке камер шихтой увеличивается время пребывания летучих веществ в подсводном пространстве при повышенной температуре и степень их пиролиза. Повышение давления в камерах вызывает потерю летучих веществ в атмосферу и отопительную систему, а вакуум сгoрание части продуктов из-за подсоса кислорода в систему.

       Кокс является основным продуктом коксования углей. Почти 80% производимогo кокса используется для выплавки чугyна в доменных печах (металлургический кокс крупностью более 2540 мм), а примерно 7% для расплавления металлов в вагранках (литейный кокс крупностью более 60 мм). Коксовый орешек крупностью 10.25 мм применятся в качестве восстановителя в электропечах для получения ферросплавов, а коксовая мелочь   для агломерации железной руды. Значительная часть кокса потребляется в цветной металлургии для восстановления свинцовых, никелевых, медных и других руд, в химической промышленности для получения карбида кальция, желтого фосфора, обжига известняка и для других целей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.      ВИДЫ КОРРОЗИОННЫХ И КОРРОЗИОННО-МЕХАНИЧЕСКИХ РАЗРУШЕНИЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

В отраслях химической промышленности коррозии подвергаются только некоторые аппараты и коммуникации вспомогательных цехов. В зависимости от агрессивности среды и условий протекания электрохимических процессов распространены следующие ее виды:

• атмосферная (воздействие на оборудование и металлоконструкции вне зданий при наличии загрязнения воздуха промышленными газами);
• почвенная (разрушение подземных газопроводов, водопроводов, канализационных сетей, теплотрасс, мазутохранилищ, металлоконструкций, подземных сооружений);
• электрическая (влияние блуждающих токов на металлы);
• кислотная (растворы азотной, серной, соляной кислот при дезинфекции, молочной кислоты при подкислении заторов и т. д.);
• солевая (разрушение рассольных насосов, трубопроводов, батарей охлаждения, испарителей, оборудования натрий-катионных установок и т. п.);
• щелочная (щелочные моющие и дезинфицирующие растворы особенно сильно разрушают металлоконструкции моечных машин, воздуховоды систем вентиляции цехов розлива);
• контактная (при контакте двух разнородных металлов, имеющих разные потенциалы);
• биологическая (разрушение продуктопроводов, аппаратуры, металлических и железобетонных конструкций, расположенных в грунтах).

Бетонные и железобетонные конструкции, емкости, сборники, фундаменты оборудования пищевых предприятий подвергаются интенсивному коррозийному воздействию: физическому, биологическому и физико-химическому [2].

Химическая коррозия возникает  при действии органических кислот пищевых  сред на составные части цементного камня бетона и железобетона.

Биологическая коррозия является следствием жизнедеятельности микроорганизмов  на поверхности строительных конструкций, смоченных пищевыми средами.

Физико-химическая коррозия вызывает разрушение строительных конструкций, например, при теплообмене с окружающей средой, при действии жидких пищевых  продуктов в результате замерзания.

В зависимости от среды, материалы  покрытий могут быть абсолютно или  относительно неустойчивы, например полихлорвинил  неустойчив в ржаной закваске.

В органических кислотах, сахарозе, моющих и других веществах, содержащихся в  средах пищевых производств, стойкость  полимеров достаточно велика. Универсальной  стойкостью к пищевым средам обладают композиции на основе эпоксидной смолы. Стойкость защитных покрытий из различных  полимеров, определяемая путем изменения  внешнего вида и способности к  набуханию, под действием некоторых  органических сред пищевых производств  меняется в широких пределах.

Высокие требования к надежности технологического оборудования пищевых производств  обусловлены тем, что в большинстве  случаев отказы в работе приводят к нарушению технологического процесса и потере продукта.

Как правило, моральный срок службы современного оборудования не превышает 5 лет, физический срок службы при проектировании закладывается в пределах 5–7 лет. С другой стороны, необходимо знать, как задается время амортизационных  отчислений, в течение которого стоимость  оборудования полностью списывается  на себестоимость выпускаемой продукции [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Анализ агрессивной среды производства

     Конструкционные материалы, находясь в различных условиях эксплуатации, подвергаются коррозионным разрушениям, в результате которых снижается их прочность и сокращаются сроки их службы; загрязняются продукты производства, что приводит к снижению их качества, ухудшается внешний вид материалов. Существуют внутренние и внешние факторы коррозии. К первым относятся факторы, связанные с природой материала (состав, структура, внутренние напряжение, состояние поверхности). Внешние факторы определяются составом коррозионной среды и условиями коррозии (температура, давление, скорость движения материалов относительно среды и др.). По механизму коррозионных процессов, протекающих на металлических материалах, общепринято разделять химическую и электрохимическую коррозию.

              На различных стадиях технологического процесса физико-химические свойства сред изменяются, в связи, с чем снижается или повышается их коррозионное воздействие на поверхность аппаратов.

             Катионы кислот и минеральных веществ способствуют неравномерному отложению солей на контактирующих поверхностях, что ускоряет коррозию металла.

     В химических производствах  здания и сооружения в период  эксплуатации непрерывно подвергаются  воздействию различных по характеру  агрессивных сред (кислых, щелочных, и органических растворителей), поэтому  выбор материалов и средств  защиты от коррозии приобретает  особенно важное значение.

             На современном уровне развития  техники важное значение имеют конструкционные материалы, используемые в промышленности; правильный выбор этих материалов без знания их коррозионных свойств и поведения в конкретных условиях эксплуатации невозможен.

             Особенно это относится к химическим  производствам, где оборудование  эксплуатируется в жестких   условиях при одновременном воздействии  агрессивной среды, высокой температуры,  давления, а также механических  нагрузок, истирания, износа и  т. п. 

             Для правильного, наиболее целесообразного  выбора материала или способа  его защиты от коррозии необходимо  знать природу и свойства материала,  характеристику агрессивной среды,  условия его эксплуатации.

              Коррозия вызывается главным  образом жидкими агрессивными           средами – электролитами; газообразные  вещества, а также агрессивные  порошковые материалы оказывают  коррозионное  действие в присутствии  адсорбируемой ими влаги, которая  обуславливает электрохимический  характер коррозии. В сухом состоянии  газообразные продукты и агрессивные  порошковые вещества при нормальной (до 25°С) и повышенной (до 80°С) температуре  практически не вызывают  коррозии  строительных и других материалов. Однако при эксплуатации зданий  сооружений химической промышленности  в воздухе помещений (особенно  в осенне-зимний период) всегда имеется влага в количестве, достаточном для образования агрессивного конденсата, способного вызывать коррозию материалов в конструкциях.

        В цехах  улавливания химических продуктов  коксования в связи с повышенной  агрессивностью рабочих сред  коррозия оборудования и прочих  конструкций в значительной мере  определяет их срок службы  и величину затрат на ремонты  и восстановление. Причины коррозии  металлов в значительной мере  определяются не только действием  основного продукта, например серной  кислоты в растворах сульфатных  отделений, но и сопутствующих  компонентов, например таких,  как сульфиды, разрушающие пассивирующую пленку на металле, или образующихся в результате химических реакций.

     Коррозия наружных  металлоконструкций и оборудования  усиливается при скоплении на  них влажной пыли и при недостаточной защите лакокрасочными покрытиями из-за затруднений при выполнении этих работ в связи со сложностью конструкций.

    Наиболее  уязвимыми с точки зрения коррозии в цехах улавливания химических продуктов коксования являются сульфатные отделения, однако при строгом соблюдении правил технической эксплуатации и при принятии мер по предупреждению коррозии вполне можно обеспечить их нормальную работу.

     Коррозионное разрушение коммуникаций  – рабочих растворов, арматуры  и насосов происходит при повышении  сверх регламента кислотности  растворов и их температуры,  при применении серной кислоты  с оксидами азота, разрушающими  никельсодержащие стали и свинец, а также внесении в раствор  ионов хлора при использовании  надсмольной воды для промывки аппаратуры и коммуникации.

      Повышенную коррозию может вызывать  нарушение правил производства  сварочных работ, в том числе  с применением инертного газа. В этой связи не допускается  сварка нержавеющих сталей с  низколегированными.

 

Коррозионные  разрушения в бензольном отделении

        В бензольных отделениях наибольшему коррозионному износу подвергается аппаратура, трубопроводы и насосы горячего масла и бензольных паров. На практике оправдал себя забор насосом обезбензоленного масла непосредственно из дистиллирующей колонны, а после теплообменников, т.е. более холодного. Это мероприятие, а также замена насосов масла на более тихоходные способствуют устранению кавитации и снижению износа, повышается противокоррозионная безопасностью.

        Трубопроводы  бензольных паров от дистилляционной колонны к дефлегматору изготавливают из алюминия или нержавеющей стали.

        Основная причина  коррозии в бензольных отделениях – отсутствие в поглотительном масле аммиака и воды, усилению поглощающих из коксового газа соединений сероводорода с образованием солей.

        Источником образования агрессивных солей могут стать фенолиты натрия, поглощаемые с поглотительным масла, а также масло, не отмытое от хинолиновых оснований. Хинолиновые основания поглощают циан примерно в 10 раз больше, чем собственно масло.

         Можно предположить, что пониженная по сравнению  с каменноугольным маслом коррозия  в бензольных отделениях коксохимического производства, работающих на нефтяном поглотителе, объясняется отсутствием в последнем хинолиновых оснований, а также промывкой масла в декантерах или холодильниках Рашига.