Термостойкие покрытия

Министерство образования и науки Украины

ГВУЗ «Украинский государственный химико – технологический Университет»

 

 

 

Кафедра ОТПП

 

 

 

 

 

Реферат

на тему: «Термостойкие покрытия»

 

 

 

 

 

Выполнил:                                                                                   ст. факультета ТС

гр. 5 – ХОМ – 56

Косолапов А. А.

Проверила:                                                                     ассистент кафедры ОТПП

Калашникова А. Н.

 

 

 

 

 

г. Днепропетровск 2014

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………….3

Защита термостойкими покрытиями и их нанесение…………4

Вывод……………………………………………………………11

Литература………………………………………………………12 
Введение

 

Защита оборудования, аппаратуры и металлоконструкций от коррозии в условиях химических производств — важнейшая народнохозяйственная задача. Одним из наиболее эффективных средств борьбы с коррозией является применение защитных лакокрасочных покрытий.

Лакокрасочные покрытия могут быть с успехом использованы для защиты от коррозии аппаратуры и оборудования, эксплуатируемых в условиях воздействия различных жидких и газообразных агрессивных сред, повышенной и пониженной температуры, атмосферы химических предприятий.

В результате развития органического синтеза и химии высокомолекулярных соединений создан ряд новых видов лакокрасочных материалов на основе синтетических смол, стойких по отношению ко многим реагентам в различных условиях эксплуатации.

Однако следует учесть, что универсальных покрытий не существует. Поэтому для обеспечения надежной защиты металла, бетона, дерева и других конструкционных материалов, применяемых в химическом аппаратостроении, от воздействия различных реагентов большое значение имеют правильный выбор лакокрасочных материалов и технологии окраски. Для каждой агрессивной среды должен быть подобран такой пленкообразователь и такие компоненты покрытия, которые являлись бы стойкими по отношению к данному реагенту.

Кроме правильного выбора лакокрасочного материала, большое значение для стойкости защитного покрытия имеют следующие факторы: число наносимых слоев и толщина лакокрасочного покрытия, соблюдение времени сушки и выдержки, тщательная подготовка поверхности под окраску. Таким образом, правильный выбор лакокрасочных материалов, технологического процесса окраски и строгое его соблюдение при выполнении работ оказывают решающее влияние на качество покрытия.  
Защита термостойкими покрытиями и их нанесение

 

Под термостойкостью лакокрасочного покрытия подразумеваются предельно допустимая температура, при которой покрытие сохраняет способность  выполнять свои функции в течении определенного времени. Термостойкие покрытия получают, главным образом, применяя лакокрасочные материалы на битумно – масляной, алкидно – масляной, полиакриловой или кремнийорганической основе. В зависимости от природы пленкообразующего термостойкое лакокрасочное покрытие могут сохраняться длительно (ориентировочно): нитроцеллюлозные и перхлорвиниловые покрытия — при 80—90°, этилцеллюлозные — при 100°, алкидные на высыхающих маслах — при 120—150°, алкидные на полувысыхающих маслах — при 200°, фенольно-масляные, полиакриловые и полистирольные — при 200°, эпоксидные — при 230—250°, поливинилбутиральные — при 250—280°, битумно-масляно-смоляные — при 200°, полисилоксановые, в зависимости от типа смолы,— при 350—400—550°. В качестве пигментов в термостойких эмалях применяются сажа (до 350°), титановые белила, зеленая окись хрома, стронциевый крон, кадмиевые и кобальтовые соединения, цинковая пыль, графит, двуокись титана, алюминиевая пудра и пудра из нержавеющей стали. Наполнители: слюда, тальк, асбестит [1].

Наиболее широко в термостойких покрытия используется алюминиевая пудра марки ПАК – 3 или ПАК – 4 [2]. Благодаря чешуйчатому строению, незначительному весу и наличию жировой оболочки, образовавшейся при получении алюминиевой пудры, последняя сплывает на поверхность пленкообразующей основы и создает сплошной слой. В некоторых случаях в процессе эксплуатации при высоких температурах алюминиевые чешуйки спекаются друг с другом, образуя подобие металлизированного слоя, который служит дополнительной антикоррозионной защитой окрашиваемой поверхности. Перед нанесение покрытия поверхность должна быть тщательным образом подготовлена, очищена от ржавчины, окалины и других загрязнений. Не допускается смешивание алюминиевой пудры с железным суриком, цинковыми белилами и другими пигментами во избежание возможности образования термита – соединение, состоящего из алюминия и окислов тяжелых металлов. При горении термит выделяет большое количество тепла и развивает очень высокую температуру.

Шероховатость, наличие оксидных, оксиднофосфатных, оксиднохроматных пленок обеспечивает лучшую адгезию покрытия, что особенно важно при применении силоксановых эмалей[3].

В условиях химических производств поверхность аппаратуры и оборудования часто испытывает одновременное воздействие повышенной температуры и различных агрессивных сред. Поэтому при выборе лакокрасочного материала и системы покрытий необходимо каждый раз учитывать  условие эксплуатации, наличие постоянного или периодического воздействия агрессивных сред и температуры и т . д..

В сернокислотных цехах оборудование (печи для обжига колчедана, газоходы печного отделения и др.), наружные поверхности которого имеют температуру около 200° С и которое подвергается также воздействию сернистого газа и повышенной влажности. Это оборудование можно окрашивать в два слоя эмалью АЛ – 70 или АЛ – 177.

Для подготовки поверхности применяются: сухая пескоструйная очистка (шероховатость в среднем 14 мк) и гидропескоструйная очистка (шероховатость 9—10 мк) в сочетании с последующим фосфатированием или пассивированием. Способ подготовки поверхности определяется видом металла, конструкцией или типом окрашиваемой детали, темп-рой эксплуатации и видом лакокрасочного материала. Напр., стальные детали из низколегированных сталей типа С-10, С-45, ЗОХГСА и др., эксплуатируемые при темп-ре до 400°, подвергаются гидропескоструйной очистке с последующей обработкой в цинкфосфатной ванне. Хорошие результаты достигаются обработкой чугунным песком или оксидным фосфатированием. Стали типа СН-2, ЭИ-654, IXI8H9T и др. подвергаются гидропескоструйной обработке с последующим пассивированием или травлением с пассивированием. Стальные детали, нагреваемые при работе св. 400°, подвергаются гидропескоструйной обработке с последующим пассивированием. Алюминиевые сплавы обычно анодируются в сернокислотной ванне (толщина оксидной пленки 5—8 мк). Магниевые сплавы химически оксидируются (толщина оксидной пленки 2—3 мк) или анодируются в щелочной ванне (толщина пленки 10— 15 мк [4].

Сильной коррозии подвергается внутренняя поверхность вакуумных электропечей. Защита ее особенна важна, поскольку в последе время кожуха этих печей начали изготовлять из углеродистой стали вместо нержавеющей. Покрытие внутренней поверхности вакуумной электропечи должно удовлетворять ряду требований к числу которых относится:

1. Устойчивость длительному воздействию  температуры до 70° С и кратковременному до 150° С;

2. Высокая адгезия к углеродистой  стали, меди, трансформаторной и  немагнитной стали и стали  марки Ст 3;

3. Высокая механическая прочность;

4. Способность высыхать при температуре не выше 90° С, что способствует температуре обогрева рубашки печи;

5. Стойкость к постоянному воздействию силиконового масла и кратковременному воздействию бензина;

6. Достаточная влагостойкость.

Для защиты внутренней поверхности кожухов вакуумных электропечей, изготовленных из углеродистой стали, наиболее пригодны покрытия из двух слоев эмали АЛ – 70 или  ГФ – 820, выдерживающие нагревание до 200° С  при остаточном давлении до мм рт. ст. [5].

Значительная коррозия наблюдается на внутренних поверхностях стальных труб теплоэлектроцентралей. Практика показывает. Что для защиты таких труб могут быть использованы покрытия на основе эмали     АЛ – 70. Такое покрытие было нанесено на внутреннюю поверхность стальной дымовой трубы (диаметр 3,2 мм, длина 40 м, высота 57 м) от котла, работающего на высокосернистом мазуте, температура дымовых газов 250 – 350° С. Покрытие эксплуатировалось около 3 лет. Более стойкое покрытие можно получить на основе эмали КО – 813 (лак КО – 815 с алюминиевой пудрой).

На некоторых производствах применяются испарители, поверхность которых подвергается воздействию горячего озонированного сухого воздуха с температурой 300 °С. Для защиты испарителей может быть использована эмаль, изготовляемая непосредственно перед нанесение покрытия путем тщательного перемешивания лака КО – 815 с алюминиевой пудрой ПАК – 3. Технологический процесс окраски испарителя состоит из следующих операций:

1. Очистка и обезжиривание поверхностей уайт – спиритом;

2. Протирка поверхности ветошью  досуха;

3. Выдержка в течении 2 ч.;

4. Нанесение краскораспылителем  первого и второго слоев эмали;

5. Сушка каждого слоя при 20° С в течении 20 мин.;

6. Нанесение краскораспылителем третьего слоя эмали;

7. Сушка при 20 °С в течении 24 ч..

 

Таблица 1. Схема технологического процесса окраски стальной аппаратуры, эксплуатируемой при повышенных температурах.

Последовательность операций	Материал	Рабочая вязкость по ВЗ – 4 (в сек) при нанесении		Режим сушки
		краскораспылители	кистью	продолжительность сушки каждого слоя, мин		Температура, °С
А. Защита аппаратуры от периодического воздействия температур до 60 – 80° С
Нанесение двух слоев эмали	Эмали  ПФ – 115 (серая и черная)	25-25	40-45	48 1		18-23 105-110
Б. Защита аппаратуры от периодического воздействия температур до 180-200° С
Нанесение двух слоев лака	Лак Ч – 2 с 10-15% Алюминиевой пудры ПАК – 4	24-30	35-40	2		200
В. Защита аппаратуры от постоянного воздействия температур до 200° С и периодического до 300° С
Нанесение двух слое краски	Краска АЛ – 177*	18-23	35-40	24 30		18-23 100
Г. Защита аппаратуры от постоянного воздействия температуры до 200-250° С
1. С применением эмали КО – 84
Нанесение двух слоев эмали	Эмаль  КО – 84	14-25	40-45	3		18-23
2. С применением эмали К - 2
Нанесение двух слоев эмали. Нанесение третьего слоя эмали	Эмаль К – 2   Эмаль К – 2	14-25     14-25	40-45   40-45	2     2		18-23     150
Д. Защита аппаратуры от постоянного воздействия температур до 200-250° С и периодического до 500° С
Нанесение двух слоев эмали	Эмаль  КО – 813 (лак КО – 815 с шести  в. ч. алюминиевой пудры)	20-22	40-45	Выдержка
				1	18-23
				Нагрев
				2	150

 

* - кроме того, можно использовать  краски ГФ – 820 и АЛ – 70, а  также лак ГФ – 95 с 15% алюминиевой пудры.

 

Окончательно высушивается покрытие под действием высокой температуры в процессе эксплуатации.

В случае необходимости защиты оборудования, подвергающегося длительному нагреву до 200-250° С, могут быть применены кремнийорганические эмали КО – 81 зеленого и красного цветов, КО – 83 серебристого цвета и КО – 84 голубого и синего цветов. Эмали наносятся в два – три слоя.

Для получения термостойкого покрытия может быть использован также лак ГФ – 95 с алюминиевой пудрой ПАК – 4. Такое покрытие стойко к длительному воздействию температур до 200° С и кратковременному до    300 °С, а также к действию минерального масла с температурой 120° С.

Эмали КО – 813, АЛ – 70 и АЛ – 701 могут служить для получения маслостойких покрытий, выдерживающих температуру до 100° С. Эти же материалы (кроме эмали КО – 813) могут быть применены в качестве атмосферостойких покрытий; в последнем случае следует наносить не менее двух – трех слоев эмали по соответствующему грунту.

Оборудование, подвергающееся периодическому действию температур до 180 – 200° С, воды, минерального масла и бензина, может быть защищено масляно – битумной эмалью Ч – 1 и лаком Ч – 2. Обычно наносятся двухслойные покрытия, состоящее из слоя эмали Ч – 1 и слоя лака Ч – 2 с добавлением алюминиевой пудры ПАК – 4. Сушка каждого слоя производится  при 200° С в течении 50 мин.

Если наряду с термостойкостью покрытие должно обладать также стойкостью к агрессивным средам (в частности, к щелочам), могут быть применены материалы на основе эпоксидных смол, выдерживающие нагрев до 80° С: эмали ОЭП – 4171 – 1 и ОЭП – 4173 – 1, лаки Э – 4001 и Э – 4100.

Для окраски оборудования, поверхность которого нагрета до 100 – 140° С, могут быть использованы бакелитовый лак, асфальто – масляный лак 102/19, масляно – смоляной лак КФ – 95. Эти лаки обычно применяются в смеси с алюминиевой пудрой ПАК – 4, вводимой в количестве 15 – 20%.

В случае необходимости выравнивания поверхностей, подвергающихся кратковременному воздействию высоких температур (до 700° С), можно применять термостойкую шпаклевку КО – 001.

Термостойкие покрытия также могут быть получены на основе органосиликатной  краски ВН – 30 [6].

 

 

Вывод

 

Данный вид покрытий может быть применен как для защиты оборудования от повышенных температур, так и для защиты в атмосферных условий, некоторых агрессивных газов и веществ.

Для приготовления термостойких покрытий можно использовать как пигменты так и наполнители, что значительно приводит к экономичности стоимости покрытия.