Аналіз корозійних та корозійно-механічних руйнувань конструкційних матеріалів і розробка антикорозійного захисту технологічного обладн

 

На предприятиях хлебопекарной промышленности для реставрации и ремонта изношенных поверхностей технологического и вспомогательного оборудования, коммуникаций и санитарно-технических изделий применяются полимерные композиции с различными наполнителями.

Составы ремонтных и реставрационных полимерных композиций наносятся на хорошо очищенную от ржавчины металлическую поверхность для обеспечения адгезии полимеров к металлам.

При ремонте трещин и пробоин в оборудовании применяется состав полимерных композиций (в мас.ч.) [13]:

• эпоксидная смола ЭД-16 - 100;
• дибутилфталат - 15;
• полиэтиленполиамин -   9;
• алюминиевый порошок - 25.

Для ремонта изношенных деталей технологического оборудования применяется смесь (в мас.ч.):

• эпоксидная смола ЭД-16 - 100; 
             -дибутилфталат -10; 
           -полиэтиленполиамин -10-15;
• чугунный порошок - 150; 
             -стеклоткань -0,7-1,5.

При ремонте сопряженных деталей технологического оборудования применяется полимерная композиция состава (в мас.ч.):

• эпоксидная смола ЭД-16                -100; 
            -дибутилфталат -10;
• полиэтиленполиамин - 17;
• мелкая стальная стружка  - 320;
• графит ЭГ-1 -130;
• этиловый спирт - 9,5.

При ремонте выбоин на внутренних поверхностях технологического оборудования применяется полимерная композиция (в мас.ч.):

-полиэтиленполиамин - 10;

-графит СК4Л -70-100; 
        -низкомолекулярный тиокол ЛП    -25; 
        -марталит  -150-200.

При ремонте теплотехнического оборудования применяются полимерные композиции состава (в мас.ч.):

• эпоксидная смола ЭД-16 - 100; 
           -полиэтиленполиамин -15;
• стальной порошок - 230.

На предприятиях хлебопекарной промышленности в качестве ремонтно-реставрационных материалов применяются полимерные композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-16, полиэтиленполиамина, дибутилфталата с различными добавками для обеспечения достаточной адгезии с металлической поверхностью оборудования.

В качестве ремонтно-реставрационных материалов на предприятиях хлебопекарной промышленности широкое применение получили лакокрасочные материалы.

Лакокрасочные покрытия деталей и узлов продовольственных машин должны подбираться с учетом условий эксплуатации машин, степени отделки поверхности, необходимого цвета и других факторов.

По условиям эксплуатации лакокрасочные покрытия классифицируются по следующим основным группам: атмосферостойкие, стойкие внутри помещений, химически стойкие, термостойкие и электроизоляционные.

Атмосферостойкие покрытия применяют для значительной части оборудования пищевых предприятий, которые эксплуатируются на открытом воздухе. Атмосферостойкие покрытия стойкие к воздействию атмосферных осадков, колебаниям температур, солнечной радиации, промышленных и дымовых газов.

Для этих покрытий применяют следующие лакокрасочные материалы [14]:

-пентафталевые: эмали  ПФ для наружных поверхностей  различных цветов;                                              

-краски эмалевые: эмаль  ПФ-28 - черная; лак № 170 - бесцветный;

-глифталевые: эмали различных  цветов;

-нитроглифталевые: эмали  НКО;

-перхлорвиниловые: эмали  ПХВ, ХВ-16, ХВЭ, ПХВ-715т, лак ХСЛ;    

-фенольные: эмали ФЛ-76, ФЛ-3, ФЛ-20, ФЛ-14;

-сополимеровинилхлоридные: эмали СХБ и СХЕМ; 
         -бутилметакрылатные: лаки 9-32, 9-32р, эмали АС-81, АС-72; 
        -алкидно-стирольные: эмаль МС-17;

     -нитроцеллюлозные: эмали НЦ-11, НЦ-11-43, НЦ-11-59, НЦ-11-63, лак 
АВ 4д/в;

-масляно-битумные: лаки 42, 177, краска АЛ-177.

Для покрытий, стойких внутри помещений целесообразно применять следующие материалы:

-пентафталевые: эмаль  ПФ-15;

-глифталевые: эмали КФ-19г, марки А;

-сополимеровинилхлоридные: эмаль ХС-77;

-бутилметакрылатные: лак АС-82;

-алкидно-стирольные: лак  МС-25, эмали ЭС-41, ЭС-42;

-эпоксидные: эмали ЭП-74т;

-нитроэпоксидные: эмали  ЭП-51;

-мочевинные: эмали МЧ-13, У-418, У-421, У-311, МЧ-215, УЭ-151,1520, лак УВЛ-3;

-нитроцеллюлозные: нитроэмали 623-с, 625, нитроэмали 924, 925, 400,401,402, 403, 404, 356, 357, 358;

-масляные: эмали «муар», «муар-23», «муар-25», 9т, Ют, 29т, «муар-240», краски  масляные густотертые, эмаль 1425.

Химически стойкие покрытия стойки к воздействию растворов кислот, щелочей, солей и атмосферы, содержащих агрессивные газы и пары. При нанесении химически стойких покрытий необходимо учитывать характер воздействия химических растворов. Концентрированные кислые растворы разрушают лакокрасочную пленку сильнее, чем защищаемый металл. Поэтому лакокрасочные покрытия широко применяют для защиты металла от воздействия растворов кислот пониженной концентрации и некоторых кислых продуктов. Защита металлов лакокрасочными покрытиями от воздействия растворов кислот концентрацией более 20% малоэффективна.

Для химически стойких покрытий могут быть применены следующие лакокрасочные материалы:

-перхлорвиниловые: эмали  ХСЭ, ХСЭ-25, лак ХСЛ;

-сополимеровинилхлоридные:  эмаль   ХС-75,   ХС-710,   лак   ХС-76,эмаль ВХЭ-4001;

-эпоксидные: эмаль ЭП-4171, ЭП-4178, лак Э-4001, Э-4100; 
       -фенольные: лак бакелитовый А [15].

Водостойкие покрытия. Многие виды оборудования пищевых предприятий в процессе эксплуатации подвергаются воздействию, пресной или морской воды. На детали, работающие в воде, оказывают влияние температура, химический состав, скорость движения. Наиболее сильному воздействию подвергаются лакокрасочные покрытия в горячей проточной и морской воде.

Водостойкие покрытия должны обладать высокой механической прочностью, хорошей адгезией к металлу, достаточной химической стойкостью, не набухать в воде и быть практически беспористыми.

Для получения водостойких покрытий рекомендуются следующие лакокрасочные материалы:

-сополимеровинилхлоридные: эмали ХС-78, ХС-78т, ХС-78с;

-фенольные: лак бакелитовый  А;

-каменноугольные: лак каменноугольный А [16].

 

 

 

7.5.   ВЫБОР АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ

 

Одним из наиболее весомых критериев в сельскохазяйственной промышленности становится, наряду с обязательными технико-экономическими показателями, характеристика безопасности продуктов питания. В этой связи озабоченность технологов вызывают проблемы создания и практического использования веществ, обеспечивающих разделительный эффект на границе раздела пищевой продукт – поверхность технологической оснастки. Наиболее остро эта проблема стоит в хлебопекарной промышленности.

В процессе выпечки смазывающие материалы, не контактирующие с тестовой заготовкой, выгорают и накапливают продукты сгорания на поверхности оснастки, дальнейшее нагревание которых может приводить к протеканию сложных многоступенчатых химических реакций, в результате которых возможно образование многоядерных ароматических соединений, обладающих канцерогенным эффектом. При использовании полимерных покрытий, являющихся стационарным разделительным слоем, исключается применение пищевых смазок и, соответственно, образование нежелательных побочных продуктов.

В настоящее время сложность создания разделительных покрытий пищевого назначения обусловлена ограниченным выбором полимерных материалов, пригодных для покрытий, контактирующих с продуктами питания, и одновременно обладающих высокой термостойкостью, а также низкой поверхностной энергией, ответственной за уровень адгезионного взаимодействия с пищевыми средами. Широко известные на сегодняшний день покрытия для хлебопекарной промышленности на основе суспензионного фторопласта и кремнийорганических соединений предназначены, в основном, для эксплуатации в щадящих условиях: на агрегатах малой и средней мощности периодического типа, в режиме, исключающем горячие простои и термоудары. Они не рассчитаны на условия промышленной эксплуатации отечественных высокопроизводительных агрегатов непрерывного действия, в том числе с неполной и неритмичной загрузкой. Для работы на высокотемпературных агрегатах непрерывного действия, особенно при наличии «горячих простоев», необходимы покрытия нового поколения, так как жесткие условия приводят к быстрому «выгоранию» ранее известных типов покрытий. Одним из наиболее перспективных и современных подходов к созданию покрытий нового типа является применение порошковых фторопластов. Использование порошковых материалов является экологически благоприятным, позволяя создавать практически безотходные производства с использованием высокопроизводительных методов. Благодаря технологичности порошковых материалов возможно формирование равнотолщинных покрытий на поверхностях сложной конфигурации, в том числе перфорированных.

Однако фторопласты являются малоизученными материалами и многие технологически важные вопросы получения полимерных покрытий на основе порошкового фторопласта до сих пор не были рассмотрены должным образом. В данной работе представлены исследования по разработке порошковых фторопластовых покрытий, которые могут быть использованы в любых отраслях промышленности, где требуются экологически безопасные и биологически инертные покрытия, обеспечивающие стабильный разделительный эффект, термостойкие, сохраняющие работоспособность при знакопеременных температурах, обладающие высоким уровнем физико-механических свойств, обеспечивающих длительную эксплуатацию покрытий [17].

Лаковые покрытия.

Разработаны и выпускаются фторопластовые лаки марок ЛФ-32Л, ЛФ-42Л, фторопласто-эпоксидные лаки марок ЛФЭ-32ЛНХ, ЛФЭ-32ЛНГ, ЛФЭ-42ЛХ, ЛФЭ-42ЛГ (ТУ6-05-1884-80), фторполимерные покрытия из которых получаются обычными методами лакокрасочной технологии и формируются как при комнатной, так и повышенных (80—250 оС) температурах. Покрытия на основе этих лаков обладают высокими противокоррозионными и защитными свойствами не набухают в воде. Они устойчивы к кислым и щелочным средам (98%-ная азотная кислота, 37%-ная соляная кислота, 50%-ная уксусная кислота, 50—98%-ная серная кислота, 50—90%-ная фосфорная кислота, 40%-ный раствор едкого натра), и также устойчивы к агрессивным газам и парам, содержащим фтористый водород, окислители и др. агрессивные компоненты [18].

Применение покрытий из фторопластовых лаков:

       для защиты от коррозии, газоходов, вентиляторов, вытяжных шкафов, зондов в различных химических производствах, в электронике, оптике, в пищевой промышленности, для защиты емкостей и фильтров в производстве пива, вина и др. продуктов.       

• лаковые покрытия на основе Ф-42, наряду с хорошими физико-механическими свойствами, химстойкостью, обладают высокими триботехническими характеристиками, что позволяет их применять на различных манжетах уплотнениях, прокладках, диафрагмах из резины. Такие покрытия обеспечивают легкость и многократность использования резиновых изделий, повышают герметичность аппаратуры и ресурс ее работы.

Суспензионные защитные покрытия

Покрытия из суспензий фторопластов и композиций на их основе наносятся всеми методами, присущими лакокрасочной технологии и применяются в качестве антиадгезионных (противоналипающих) тефлоновых покрытий (Ф-4Д, Ф-4МД) и антикоррозионных покрытий (Ф-2МЭ, Ф-2МСД, Ф-3МСК, Ф-4МД). 

 

 

Области применения суспензионных покрытий:

     композиции на основе суспензий Ф-4Д, Ф-4МД - противоналипающие (антиадгезионные) покрытия для посуды, хлебопекарных форм, вафельниц, тостеров, шнеков, фильер, шиберов в макаронном производстве; для защиты ТЭНов от накипи и повышения класса электробезопасности; для предотвращения налипания расплавов полимеров на сварочных ножах, подошвах утюгов, на валах и термопленках ксероксов, литьевых формах, прессформах и др. изделиях; для изготовления фторлакотканей типа Ф-4ДЭ01, используемых для получения печатных плат, работающих в высокочастотных диапазонах, для электроизоляции проводов, для непрерывных транспортерных лент, прокладок, полотнищ в кондитерской и хлебопекарной промышленности, в типографском, швейном и других производствах.     

• композиции ФБФ-74Д, ВАФ-31 - покрытия антифрикционного назначения, работающие в условиях сухого трения.      
• покрытия на основе ФБФ-74Д – используются в качестве противоналипающих на валах для прокатки теста, содержащих мёд, для прессформ вторичной переработки полиуретана и др. целей.

 

 

Футеровочные защитные покрытия.

Для изготовления фторопластовых футеровочных покрытий (футеровок) применяют разработанные нами пленки Ф-4МБ, Ф-32Л, Ф-3М, листы и пленки Ф-2М, трубы и пленки Ф-4Д, фторлакоткани. Футеровки выполняются как в виде свободных сварных вкладышей, помещаемых в защищаемую емкость, так и наклейкой с последующей сваркой отдельных элементов футеровки, образующих с металлической поверхностью емкости единую конструкцию.

Из перспективных направлений следует отметить способ термодублирования труб и пленок из Ф-4Д стеклотканями, разработанный взамен химической активации Ф-4Д и наклейки дублирующей ткани. При этом достигается очень высокая адгезия между фторопластом и тканью, превосходящая когезионную прочность соединяемых материалов. Такие трубы и пленки с дублирующим слоем могут быть использованы для изготовления бипластмассовой аппаратуры с наружным конструкционным слоем стеклопластика, для футерования газоходов емкостей на ТЭЦ, химических производствах и для других целей.

Заслуживает также внимания разработанный способ футеровочного защитного покрытия наружной поверхности труб, валов и других цилиндрических изделий фторопластовыми пленками путем намотки готовых пленок и последующего термоформования заготовок. Таким способом за 1 операцию можно получить покрытие до 1 мм, свободное от пор, пузырей, что в некоторых случаях более производительно, чем порошковое напыление (например, Ф-4МБП) [19].