Арматура из неметаллических материалов и чугунная арматура с защитными покрытиями из резины, пластмасс и эмали имеют высокую коррозионную стойкость при качественном ее выполнении, но применяются при давлениях не более 1 МПа и температуре не выше 120°С.
Коррозионная и эрозионная стойкость конструкционных материалов в средах сложного химического состава. Помимо однокомпонентных сред и растворов в технологических процессах химических производств участвуют различные среды, имеющие сложный состав в виде химических соединений, эмульсий, пульп, шламов и т. п., содержащие в ряде случаев кристаллические осадки, абразивные частицы в виде песка и т. д. Температура, давление, скорость рабочей среды при различных технологических процессах и даже на различных участках технологической линии могут быть различны. Все это лишает возможности однозначно решить задачу выбора матерИала по данным его коррозионной стойкости в основных химических средах для арматуры, работающей на сложных средах. Требуется учет, в частности, эрозионной стойкости, допустимого перепада давлений (табл. 2.2.2). Составные химические компоненты среды могут усилить или ослабить ее химическую активность при различных условиях и параметрах. В связи с этим наиболее надежными являются данные о коррозионной стойкости материалов при их работе в конкретных условиях различных пооизволств химической поомышленностн [51.
Таблица 2.2.1
Детали проточной Материал деталей Коэффициент Допускаемый
части арматуры эрозионнои перепад
стойкости давления,
относительно МПа стали 12Х18Н10Т
Корпус, патрубки, 25 (25Л) 20 0,0055 0,022 седло, шибер
Шток, золотник, 30X13 0,258 1,0
Шток 14Х17Н2 0,74 2,95
Уплотнительные ХН80СР2 ЦН-6 0,83 0,90 3,32
поверхности седла и (Х16Н7С5) 3,6 шибера
Корпус, патрубки, 12Х18НЮТ 1,0 4,0 шток, шибер, седло,
защитные рубашки
Уплотнительные ЦН-12 (Х16Н9СМ4Г4Б) 1,12 1,44 4,5
поверхности ЦН-2 (ХЗОК6084) 5,75
деталей затвора________________________________________________
Корпус, патрубки, ВТ 1-0 2,44 9,75 шток
2.3. Условия работы коррозионно-стойкой запорной арматуры
В технолбгическом оборудовании химических предприятийі наиболее широко используется запорная арматура. ДляІ трубопроводов малых диаметров прохода обычноі используются запорные клапаны, для трубопроводові больших диаметров - задвижки. Краны запорные и| поворотные затворы применяются ограниченно.
Њсловия работы запорной арматуры характерны тем, чтоі в подавляющем большинстве случаев она находится в I состоянии ответственного ожидания в закрытом илиі открытом положении. Использование запорной арматуры дляі частой смены цнклов технолотического ироцесса имеет место сравнительно редко. При этом, в условиях напряженно- деформированного состояния деталей затвора и других деталей запорной арматуры, их коррозионно-механнческого изнашивания в процессе эксплуатации, происходит изменение исходных значений геометрических параметров межконтактного пространства в затворе, определяющего, при прочих равных условиях, внутреннюю герметричность арматуры [1, 6]. Изменение высоты, ширины и среднего диаметра межконтактного пространства в затворе во времени связано с износом деталей затвора и других деталей арматуры.
С учетом режима работы затвора, определяющего характер и время износа, в состоянии ответственного ожидания запорной арматуры в закрытом положении, характерно изнашивание деталей затвора в результате фреттинг-коррозии. Первоначально контактирование деталей затвора происходит в отдельных точках, сумма которых характеризует фактическую площадь контакта. Вибрации технологических систем, в состав которых входит и арматура, приводит к малым колебательным перемещениям деталей затвора относительно друг друга. Амплитуда колебаний составляет 0,025...2,5 мкм, при этом средняя относительная скорость движения контактирующих уплотнительных поверхностей невелика. Как результат, при вибрации окисные пленки в зоне фактического контакта разрушаются, образуются впадины. Процесс разрушения представляет собой диспергирование поверхности без удаления продуктов износа. Впадины постепенно увелнчиваются в размерах и сливаются в одну общую. Дополнительным источником повреждения поверхности может являться местное «схватывание» сопряженных деталей затвора. Цепи атомов вначале искажаются ири скольжении, а затем разрываются, что приводит к отрыву отдельных блоков атомов кристаллической решетки и служит источником зарождения усталостных трещин.
Отдельные трещины сливаются, и происходит откалывание части металла. При этом процессы, протекающие при фреттинг-коррозии, приводят к интенсивному изменению высоты межконтактного пространства [1].
В состоянии ответственного ожидания запорной арматуры в открытом положении происходит абразивное изнашивание деталей затвора. При данном режиме работы затвор находится в открытом положении и изнашивание деталей осуществляется свободными абразивными частицами, вовлеченными в поток жидкостью или газом. При этом важным является учет агрессивности рабочей среды. Реальная скорость коррозии определяется состоянием поверхности уплотнений и особенностями структуры материала, температурой, составом и скоростью движения среды, механическими напряжениями. В этой связи отсутствуют абсолютные показатели коррозионной стойкости металлов. Так как коррозионный процесс имеет гетерогенный характер, его скорость определяется основными стадиями: доставкой частицы (иона, молекулы) к поверхности металла, взаимодействием доставленной частицы с металлом, отводом продуктов взаимодействия от поверхности металла. Для деталей затвора запорной арматуры доставка коррозионно- активных ионов, молекул к металлу привалочной поверхности осуществляется диффузией. Аналогично можно оценить и отвод продуктов коррозии от поверхности металла. Скоростьі диффузии в соответствии с законом Фика зависит от градиента концентрации, коэффициента диффузии, а также площади уплотнения затвора. Коэффициент диффузии при этом возрастает с увеличением температуры транспортируемой через арматуру среды. Взаимодействие доставленной частицы с металлом характеризуется скоростью реакции, которая определяется константой скорости реакции, концентрацией частиц, а также членом уравнения,
характеризующим долю частиц, обладающих иеобходимой эиергией активации. Учитывая, что коррозия металла уплотнительной поверхности детали затвора происходит в условиях абразивного изнашивания, в целом интенсифицирующего доставку коррозионно-активных частиц и отвод иродуктов коррозии, можно принять скорость коррозии равной скорости реакции, поскольку последняя больше скорости диффузии. Коррозия интенсифицирует абразивный износ. На скорость абразивного изнашивания деталей затвора влияют как свойства абразивных частиц и изнашиваемых поверхностей, так и характер ударного взаимодействия частиц и металла [1].
Исиолнения коррозионно-стойкой арматуры и гармонизация классификаций будут приведены в третьей части справочника «Трубопроводная арматура».
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.