Коррозионно-эрозионный износ систем промышленной вентиляции

Борьба с коррозией и эрозией является одной из важнейших народнохозяйственных проблем. Потери от коррозионно-эрозионного износа металлоконструкций достигают значительных величин. Так, например, в США в 1975 г. эти потери составили свыше 70 млрд, долларов, а в Советском Союзе — 13-14 млрд, рублей. Анализ статистических данных о выходе из строя технологического оборудования вследствие коррозионных повреждений показывает, что разрушение из-за общей коррозии сосгавляет 31 %, из-за коррозионного растрескивания — 22 %, из-за точечной коррозии — 16 %, из-за межкристаллической коррозии — 10 %, из-за кавитации и эрозии — 9 %, из-за коррозионной усталости — 2 %, из-за других видов коррозии — 10 %. При этом необходимо учитывать, что это прямые потери, которые сводятся, главным образом, к стоимости заменяемых прокорродированных конструкций и их частей, включая труд, затраченный на изготовление и монтаж. Кроме прямых потерь, на практике имеют место так называемые косвенные потери, составляющие значительную часть общих коррозионных потерь. Это простои оборудования в связи с ремонтом, потери продукта, снижение производительности, порча или снижение качества продукции. Выход из строя вследствие коррозии вентиляционной системы, особенно в химической промышленности, сопровождается большим материальным ущербом, а иногда и человеческими жертвами.

В настоящее время ни одно крупное производство немыслимо без сложнейших вентиляционных систем, линий воздуховодов, воздухораспределителей, вентиляционного оборудования (вентиляторов, фильтров и т.д.). Специфика работы воздуховодов и вентиляторов, работающих в системах промышленной вентиляции, заключается в том, что через них проходят потоки газовоздушных сред, несущих значительное количество химически агрессивных соединений в парогазовом состоянии. В результате контакта агрессивной среды с металлическими стенками элементов вентиляционных систем последние корродируют, что приводит к преждевременному выходу из строя вентиляционной системы. По данным Главпромвентиляции на создание и монтаж систем промышленной вентиляции ежегодно расходуется свыше 500 тыс. т металла. Из них около половины составляют нержавеющие стали, титан и его сплавы, алюминий и его сплавы. Однако эти материалы включены в число остродефицитных, что резко ограничивает их использование для изготовления элементов вентиляционных систем. В связи с этим возрастает роль защитных антикоррозионных покрытий, использование которых позволит существенно расширить область применения углеродистых сталей в системах промышленной вентиляции.

Вопросы антикоррозионной защиты в практике проектирования вентиляционных систем решаются в основном путем нанесения на металлическую поверхность лакокрасочных покрытий из жидкой фазы. Но этот способ борьбы с коррозией, как правило, малоэффективен вследствие низкой коррозионной стойкости лакокрасочных покрытий. В настоящее время все более широкое распространение получают различные полимерные защитные покрытия на основе порошковых композиций, выпускаемых отечественной химической промышленностью

(полиэтилен, эпоксидные порошки, полиуретан, пенопласт, фторопласт). Это обусловлено рядом преимуществ, которыми обладают порошковые полимерные материалы и методы их нанесения по сравнению с жидкими лакокрасочными материалами. Существенно повышается коррозионная стойкость обрабатываемых элементов, снижается расход энергии и материалов, уменьшается загрязнение окружающей среды, улучшаются условия труда.

Применение подобных материалов в отечественной вентиляционной технике до недавнего времени было ограничено, с одной стороны, слишком высокой стоимостью порошковых полимерных материалов и, с другой стороны, отсутствием эффективных методов получения покрытий на металлических конструкциях, обладающих сложными конфигурациями. Усовершенствование технологии получения порошковых покрытий и разработка эффективного технологического оборудования для их нанесения позволили осуществить внедрение этих материалов для защиты от коррозии систем промышленной вентиляции. Особенно широко в вентиляционной технике используется металлопласт — тонколистовая углеродистая сталь с полимерным защитным покрытием из поливинилхлорида. Проблема борьбы с коррозией решается в вентиляционной технике и применением других нетрадиционных материалов для изготовления элементов вентиляционных систем: винипласта, стеклопластиков, фторопластов, бумаги, пропитанной специальными составами, асбоцементными листами и т.д. Особенно перспективным является применение стеклопластиков. Опыт эксплуатации систем промышленной вентиляции, изготовленных на Рубежанском химкомбинате из стеклопластиков, показывает хорошую химическую стойкость воздуховодов и вентиляторов в широком диапазоне агрессивных сред.

Вентиляционные системы, перемещающие воздух, содержащий абразивную пыль, подвергаются износу от ударов твердых частиц о внутренние стенки элементов системы. Как показывает практика эксплуатации вентиляционных систем, срок службы системы определяется долговечностью таких элементов, как отводы и колена воздуховодов, рабочие колеса и спиральные кожухи вентиляторов. Прямые участки воздуховодов выходят из строя в основном в результате коррозионного воздействия перемещаемой среды, а процессы эрозионного воздействия могут значительно увеличить скорость коррозии, за счет износа защитных покрытий и переноса влаги частицами пыли.

Одним из методов повышения износостойкости элементов вентиляционных систем в условиях воздействия абразивной среды является нанесение на эти элементы износостойких покрытий. Поскольку большинство минеральных абразивных частиц обладает существенно более высокой твердостью, чем высокопрочные стали, в практике приходится применять металлокерамические покрытия (на основе карбидов и боридов). Специфика эксплуатации элементов вентиляционных систем в условиях эрозионного износа обусловливает необходимость разработки и использования перспективных технологических процессов нанесения защитных покрытий, к которым, в частности, относятся газотермические покрытия. Важное место среди них занимает метод детонационно-газового напыления покрытий, сущность которого заключается в образовании направленного потока дисперсных частиц распыляемого материала, нагретых до жидкого или пластического состояния, и перенос их на поверхность элемента с помощью энергии взрыва газовых смесей. Широко используется для повышения износостойкости метод гуммирования — нанесение резиновых покрытий. Применение резины как износостойкого материала основано на способности резин упруго воспринимать большую по величине энергию удара. Существуют и другие методы защиты от эрозионного износа.

В большинстве практических случаев системы промышленной вентиляции, аспирации и пневмотранспорта работают в условиях совместного воздействия коррозионной среды и эрозионного износа. Дополнительным фактором, усиливающим данный процесс, является то обстоятельство, что элементы систем промышленной вентиляции работают при больших механических нагрузках. Так, рабочие колеса пылевых вентиляторов при вращении находятся в сложном напряженном состоянии от воздействия центробежных сил инерции собственных масс лопаток и дисков. Воздуховоды подвергаются сложному изгибу и растяжению от собственного веса и изоляции. Высокая температура отводящих газов приводит к возникновению дополнительных температурных напряжений. В результате долговечность элементов систем промышленной вентиляции резко снижается по сравнению с проектными оценками. Это приводит к быстрому выходу элементов систем из строя, значительным потерям металла, дополнительным ремонтам и замене оборудования: вентиляторов, фильтров и т.д. Вполне очевидно, что разработка теории, которая учитывала бы весь комплекс воздействия на элементы систем промышленной вентиляции, является, несомненно, актуальной.

Выводы

  • 1 .Анализ данных по коррозии и эрозии систем промышленной вентиляции показывает, что наиболее эффективными методами защиты элементов вентиляционных систем в настоящее время являются методы нанесения порошковых полимерных материалов, которые позволяют получать высококачественные защитные покрытия на конструкциях сложной конфигурации, каковыми являются вентиляторы и воздуховоды.
  • 2. Широкое применение для изготовления элементов вентиляционных систем находят различные искусственные материалы, среди которых наиболее перспективными являются стеклопластики.
  • 3. Разработана теория коррозионно-эрозионного износа элементов систем промышленной вентиляции с учетом напряженного состояния и стационарного температурного поля.
  • 4. Многочисленные факторы, влияющие на скорость процесса (химический состав и концентрация среды, угол атаки частиц, их скорость, размеры, физико-химические характеристики, температура, влажность и т.д.), учитываются обобщенным образом путем составления дифференциального уравнения скорости изменения толщины элемента системы вентиляции.
  • 5. Критерием предельного состояния конструктивных элементов систем является достижение элементом предела текучести материала ат.
  • 6. Разработан алгоритм аналитического решения краевой задачи коррозионно-эрозионного износа элементов систем промышленной вентиляции на основе метода интегральных соотношений и модифицированного метода последовательных приближений.

Очистка сточных вод предприятий текстильной и легкой промышленности от поверхностно-активных веществ

Систематически проводятся научные исследования по очистке сточных вод от поверхностно-активных веществ (ПАВ).

ПАВ — дифильные соединения, состоящие из гидрофобной и гидрофильной частей. Гидрофобная часть молекулы состоит преимущественно из прямой или разветвленной парафиновой цепи; бензольного или нафталинового кольца с алкильными радикалами (алкила- рильная углеводородная группа).

В соответствии с современной классификацией ПАВ подразделяются на четыре основных класса: анионактивные, катионактивные, неионогенные и амфотерные (амфолитные).

ПАВ поступают в сточные воды кожевенного и мехового производства в больших концентрациях: после отмочки (2-350 мг/л), золения (13-1890 мг/л).

В сточные воды красильно-отделочных производств текстильной промышленности ПАВ поступают (в мг/л): из красильного цеха — неионогенные 17-32 и анионактивные 9,5-26,0; из печатного цеха — неионогенные 1-7 и анионактивные 2-10; из отбельно-мерсеризационного цеха — неионогенные 10,5-19,5 и анионакгивные 9,0-28,5; из отделочного цеха — неионогенные 0,3-2,3 и анионакгивные 1,8-3,4.

Для исследования были взяты анионакгивные (сульфонол и иПрогресс”) и неионогенные (синтанол ДС-10) ПАВ, так как они чаще других используются в производствах текстильной и легкой промышленности. Концентрация ПАВ в сточных водах составляла от 200 до 250 мг/л. Содержание ПАВ в сточных водах определяли фотометрически.

Для дальнейшего снижения содержания ПАВ сточные воды были подвергнуты комбинированной обработке реагентным и электроим- пульсным методами. Содержания ПАВ в сточных водах составило 0,3 мг/л для сульфонола и “Прогресс” и 0,05 мг/л для синганола ДС-10.

Таким образом, использование комбинированной обработки реагентным и элекгроимпульсным методами позволяет эффективно очистить стоки предприятий текстильной и легкой промышленности от ПАВ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >