Для изготовления прокладок применяются как неметаллические материалы, так и металлы. Металлические прокладки используются для ответственных объектов в тяжелых условий работы арматуры (высокой температуры, высокого давления и т. д.), но они требуют значительно больших усилий затяга соединения, чем мягкие прокладки.
Неметаллические материалы. Резина является наиболее пригодным материалом для уплотнения разъемных соединений. Она эластична, требует небольших усилий затяга уплотнений, практически непроницаема для жидкостей и газов. Резина применяется до температуры 50° С, а теплостойкая резина - до 140° С.
Для прокладок обычно применяется листовая техническая резина по ГОСТ 7338-65 без тканевых прослоек, так как при наличии прослоек иногда создается протечка среды через волокна прослойки. По твердости резину под¬разделяют на мягкую, средней твердости и твердую. Существует пять типов резины: маслобензостойкая (марки А, Б и В в зависимости от степени стойкости), кислотощелочестойкая, теплостойкая, морозостойкая и пищевая.
Прокладки из целлюлозного прокладочного картона широко используются в арматуре для пара низкого давления и воды при рабочей температуре tp < 120° С и рабочем давлении Pp до 0,6 МПа, для масла при tp < 80° С и Pр < 4 МПа и в других случаях. Применяется картон водонепроницаемый и прокладочный (пропитанный), последний используется и для нефтепродуктов при tр <= 85° С и рр < 0,6 МПа. Для картона допускается контактное давление не более 55 МПа. Для высоких температур целлюлозный картон не пригоден, так как обугливается.
Фибра листовая (ФЛАК) представляет собой бумагу или целлюлозу, обработанную хлористым цинком и затем каландрированную. Применяется для прокладок в арматуре при температуре до 100° С. Используется при работе на керосине, бензине, смазочном масле, кислороде и углекислоте. Коэффициент трения между фиброй и сухой сталью μ = 0,33.
Асбест в качестве прокладочного материала используется в арматуре при повышенных и высоких температурах. Материал минерального происхождения в технике используется после переработки в виде листового картона пли шнура. При 500° С прочность асбеста снижается на 33%, а при 600° С - на 77%. К щелочам асбест устойчив, к кислотам устойчив антофилит-асбест.
Асбестовый непропнтанный картон имеет рыхлое строение, низкую прочность, ио высокую жаростойкость, используется для арматуры, работающей при температуре до 600° С; задвижек для горячего дутья, генераторных и дымовых газов и для другой арматуры, не работающей на жидкости. Пропитанный натуральной олифой асбестовый картон может быть использован для нефтепродуктов при давлении до 0,6 МПа и температуре tp < 180° С, однако замена его при смене прокладок или ремонте арматуры затруднена, так как он прилипает к металлическим поверхностям. Для уплотнения средних фланцев газовых больших задвижек используется также асбестовый шнур, который укладывается спиралью на поверхности фланца, предварительно смазанной техническим вазелином. Кроме того, для прокладок используются специальные ткани с пряжей из мягкой латунной или никелевой проволоки. Изготовляют также комбинированные прокладки из колец различной формы и сечений, сердцевина которых выполняется из асбеста, а облицовка из тонкого металлического или пластмассового листа. Такие прокладки имеют хорошие эксплуатационные свойства, но сложны в изготовлении.
Листовой паронит (ГОСТ 481-71) изготовляется из смеси асбестовых волокон (60-70%), растворителя, каучука (12-15%), минеральных наполнителей (15-18%) и серы (1,5-2,0%) путем вулканизации и вальцевания под большим давлением. Теплостойкость паронита зависит от количества в нем резины.
Паронит является универсальным прокладочным материалом и используется в арматуре для насыщенного и перегретого пара, горячих газов и воздуха, растворов щелочей и слабых растворов кислот, аммиака, масел и нефтепродуктов при температуре до 450°С. Коэффициент трения паронита по металлу μ =0,5. Упругость паронита невелика. При контактном давлении свыше 32 МПа все неплотности в материале устраняются. Релаксация напряжений в период, ближайший после затяга, значительна. После обжатия при контактном давлении 70 МПа герметичность соединения сохраняется и при контактном давлении на прокладке, равном рабочему. Наибольшее допускаемое контактное давление на паронит 130 МПа, Чтобы улучшить герметичность соединения и увеличить сопротивление распору прокладки средой, на уплотнительных поверхностях соединения обычно создают две-три узкие канавки треугольного сечения, в которые паронит вдавливается под действием усилия затяга. Такие канавки делаются и при использовании других неметаллических прокладок. Листы паронита изготовляются толщиной до 6 мм. Прокладку целесообразно применять возможно более тонкую» но толщина ее должна быть достаточной для герметизации соединения при данной шероховатости обработанных поверхностей и площади уплотнения. Паронит листовой выпускается следующих марок: ПОН, ПМБ, ПА, ПЭ (см. табл. 4.29), ПС и ПСГ (последние две - специальные).
4.29. Условия применения паронита (по ГОСТ 481-71)
| Обозна- | Допустимая | Допу- | |||
| чение и | температура, | стимое | Область | ||
| наименование | давление. | применения | |||
| марок | от | до | МПа | ||
| Вода пресная | _ | 250 | 6,4 | ||
| Пар водяной | — | 450 | 6,4 | ||
| Воздух | -50 | + 100 | 1 | ||
| Сухие нейтральные и инертные газы | __ | 450 | 6,4 | ||
| Водные растворы | -15 | 100 | 2,5 | ||
| ПОН(паронит
назначения) |
солей различной кон- | ||||
| центрации | |||||
| Аммиак жидкий | -40 | + 150 | 2,5 | ||
| Спирты | — | 150 | 1,6 | ||
| Парафин | — | 150 | 1,6 | ||
| Тяжелые нефтепродукты | — | 200 | 6,4 | ||
| Легкие нефтепродукты | — | 150 | 2,5 | ||
| Жидкий кислород | -182 | — | 0,25 | Для уплотнения соединений типов: | |
|
«гладкие» с давле- |
|||||
| Вода морская | — | 50 | 4 |
нием рабочей сре- |
|
| Рассолы | -40 | +50 | 10 |
ды не более |
|
| Аммиак жидкий и газообразный | -40 | + 150 | 2,5 |
4 МПа; «шип- паз»; «выступ- |
|
| Коксовый газ | — | 490 | 6,4 | впадина» | |
| Воздух | -50 | 200 | 1,6 | ||
| Кислород и азот | -182 | — | 0,25 | ||
| ПМБ (паронит маслобензостойкий) | жидкий | ||||
| Сжиженные и га- | -40 | +60 | 1,6 | ||
| зообразные углеводо- | |||||
| роды С х -С 6 | |||||
| Кислород и азот | — . | 150 | 5 | ||
| газообразные | |||||
| Парафин | — | 150 | 1,6 | ||
| Расплав воска | ___ | 150 | 1 | ||
| Легкие нефтепродукты | — | 200 | 2,5 | ||
| Тяжелые нефтепро- | — | 300 | 2 | ||
| дукты | |||||
| Минеральные масла | — | 150 | 2.5 | ||
Продолжение табл. 4.29
| Обозначение и наименование марок | Среда | Допустимая температура, | Допустимое давление, МПа | Область применения | |
| ПА (паронит, армированный сеткой) | Вода пресная
Водяной пар Воздух, нейтральные и инертные сухие газы Тяжелые нефтепродукты Легкие нефтепродукты, минеральные масла |
10 | Для уплотнения соединений типов: «гладкие» с давлением рабочей среды не более 4 МПА; «шип- паз»; «выступ — впадина* | ||
| ПЭ | Щелочи с концентрацией 300-400 г/л, водород, кислород
Аммиак жидкий и газообразный Азотная кислота, (10%-ный раствор) Нитрозные газы |
2,5 | Электролизеры, арматура и др. Минимальное контактное давление, необходимое для герметизации 10 МПа для соединений, работающих под давлением 0,02 МПа, и 30 МПа для соединений, работающих под давлением 1 МПа | ||
| Примечание.
Применение паронита в случаях, не предусмотренных данной таблицей, допускается после проведения промышленных испытаний и согласования результатов с отраслевым научно-исследовательским институтом Министерства нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР. |
|||||
Паронит марок ПОН и ПА испытывается на уплотнительную способность в среде пара при температуре 450° С и давлении 10 МПа. Прокладка наружным диаметром 120 мм и внутренним 80 мм, смазанная маслографитовой пастой, должна при контактном давлении 22,5 МПа сохранять герметичность в течение 30 мин. Кроме того, паронит этих марок, а также марки ПМБ испытывается на уплотняющую способность в керосине при температуре 20° С и давлении 15 МПа. Прокладка наружным диаметром 120 мм и внутренним 80 мм, смазанная маслографитовой пастой, при контактном давлении 32,4 МПа должна сохранять герметичность в течение 30 мин.
Паронит специальной марки ПС предназначен для этилового спирта, жидкого кислорода, масла Л-1 и воздуха. Применяется для давлений до 7,5 МПа при рабочей температуре от -182 до +400° С в зависимости от типа соединения и рабочей среды. Паронит марки ПСГ (паронит специальный графитированный) предназначается для этилового спирта, водяного пара и парогаза. Применяется для давлений до 7,5 МПа при рабочей температуре до 450° С (для спирта - до 50° С). Листы паронита имеют размеры от 0,3 X 0,4 до 1,5 X 3,0 м, толщина листов паронита марки ПОН - от 0,4 до 6,0 мм. Каждая марка паронита имеет свой диапазон размеров и толщин.
Пластмассы для прокладок арматуры применяются при невысоких температурах среды. Пластикат поливинилхлоридный по эластичности наиболее близко подходит к резине, используется для арматуры в химических производствах при сравнительно узком интервале температур (от -15 до 4-40° С). Полиэтилен в качестве прокладок может использоваться при температуры среды от -60 до +50° С. Фторопласт-4 и фторопластовый уплотнительный материал (ФУМ), выпускаемый в виде шнуров различных профилей и сечений, применяются для температур от -195до +200°С. Винипласт как прокладочный материал используется ограниченно.
Металлические материалы. Металлические прокладки изготовляются в виде плоских колец прямоугольного сечения из листового материала или в виде колец фасонного сечения из труб или поковок. К последним относятся линзовые прокладки чечевичного сечения, прокладки сечением в виде овала, расположенного параллельно оси прокладки, и гребенчатые прокладки, имеющие сечение прямоугольника с треугольными выступами в виде гребенки. Помимо этого изготовляются комбинированные прокладки, состоящие из мягкой сердцевины (асбеста или паронита), облицованной листовым материалом из алюминия, малоуглеродистой стали или коррозионностойкой стали 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т. Достоинства металлических прокладок: достаточная плотность при высоких давлениях и температурах среды, коэффициент температурного расширения близок к коэффициенту температурного расширения материала фланца и шпилек или болтов, возможность повторного использования после соответствующего ремонта. К недостаткам следует отнести: необходимость создания больших усилий для обеспечения герметичности соединения, относительно низкие упругие свойства, значительную релаксацию напряжений и относительно высокую сто¬имость изготовления. В табл. 4.30 приведены некоторые сведения о металлах, применяемых для изготовления прокладок арматуры.
4.30. Металлы, применяемые для изготовления прокладок
|
Допустимая |
||||
| Наимено- | Марка | Среда |
температура, *С |
|
| вание | ||||
| от | до | |||
| Сталь низ- | 05кп (особая) | Водяной пар | «я. | |
| коуглеро- | ||||
| дистая ти- | ||||
| па Армко | ||||
| То же | 05кп (особая) | Щелочи, кислоты, гнзы, содержащие оеру. Не применяется для водных растворов кислот и ше лочей | -70 | |
| Сталь | 0,5; 0,8 | Водяной пар, нефтепродукты | -40 | |
| Коррозион- | 12Х18Н10Т» | Водяной пар, неф- | -253 | |
| ностойкая | 08Х18Н10Т | тепродукты, корро- | ||
| сталь | зионные среды, кроме серной кислоты | |||
| Алюминий | АО; А; АД1 | Воздух, вода, нефтепродукты, азотная, фосфорная и другие кислоты, сухой хлор, сернистые газы | -253 | |
| Никель | НП1, НВК | Водяной пар, хлор и др.; нейтральные среды | -200 | |
| Монель- | НМЖМо.28-2,5-1,5 | Морская вода. | ||
| металл | коррозионные среды, водяной пар | |||
| Медь | М1.М2 | Криогенные и другие нейтральные среды | -253 | |
| Свинец | С2 | Коррозионные среды, в том числе серная | -200 | |
Набивочные материалы
Материалы для сальниковой набивки (табл. 4.31) должны иметь высокую упругость, физическую стойкость при рабочей температуре, химическую стой¬кость против действия рабочей среды и возможно малый коэффициент трения. В качестве набивочных материалов в основном применяются: хлопчатобумажные материалы, пенька, асбестовый шнур, асбест, графит, тальк, стекловолокно и фторопласт. Наиболее часто используется асбест в виде плетеного шнура квадратного или круглого сечения, но могут быть использованы и скатанные шнуры без плетения или чесания волокна (пенька и др.). Наиболее целесообразно применение набивки из заранее приготовленных и отформованных колец.
4.31. Основные материалы для сальниковой набивки (с учетом ГОСТ 5152 — 66)
| Допустимая | Допу- | ||||
| температура | стимое
давление, |
||||
| Набивка | Рабочая среда | ||||
| до | |||||
| Плетеные хлопчатобумажные | |||||
| ХБС (сухая) | Воздух; питьевая вода, спирты, пишеоые продукты, смазочные мчсла, органические растворители, углеводороды, нейтральные растворы солей | — | 100 | 20 | |
| ХБС (сухая) | Жидкий и газообразный аммиак | -40 | — | — | |
| ХБП (пропитан- | Воздух, промышленная во- | — | 100 | 20 | |
| ная) | да, нефтяное топливо, смазочные масла, инертные газы и пары, углеводороды
Плетеные пеньковые |
— | |||
| ПС (сухая) | Воздух, промышленная вода, водяной пар, смазочные масла, нефтяное топливо светлое, углеводороды | 100 | 16 | ||
| ПС (сухая) | Жидкий и газообразный азот | -40 | — | — | |
| ПП (пропитанная) | Воздух, промышленная пода, топливо нефтяное темное, смазочные масла, инертные пары и газы, углеводороды, растворы щелочей, соленая вода | — | 100 | 16 | |
Продолжение табл. 4.31
Продолжение табл. 4.31
При соединении деталей трубопровода с трубопроводной арматурой требуется обеспечить герметичность этих соединений, чтобы избежать утечки среды.
Неплотность особенно опасна при транспортировании агрессивных и взрывоопасных сред, а также находящихся под давлением и имеющих высокую температуру.
Основным типом разъемных соединений трубопроводов являются фланцевые соединения, а его неотъемлемым элементом – прокладка.
Материал прокладки должен обладать следующими свойствами:
ü эластичностью, чтобы при создании давления заполнить мельчайшие неровности поверхности фланца, обеспечивая герметичность соединения;
ü прочностью, для того чтобы выдержать силу давления среды;
ü стойкостью к действию агрессивных сред.
В зависимости от назначения и условий работы трубопроводной арматуры в качестве материала прокладок применяют картон, паронит, листовой асбест, резину, фторопласт, полиэтилен, алюминий, свинец, медь, мягкую отожженную сталь.
Выбор прокладочных материалов для уплотнения фланцевых соединений зависит от транспортируемой среды и ее рабочих параметров.
Некоторые материалы прокладок в зависимости от параметров среды и типов уплотнительных поверхностей представлены в таблице 9.
Таблица 9 – Материалы прокладок в зависимости от параметров среды и типов уплотнительных поверхностей
Продолжение таблицы 9
| Материал прокладок | Рабочая Среда | Предельная темпера- тура, 0 С | Предел рабочего давления, МПа | ||
| гладкая поверх -ность | выступ–впадина | шип–паз | |||
| 3. Паронит маслобензо- стойкий (ПМБ) 4. Резина техническая кислотощелочностойкая (КЩ) 5. Резина техническая маслобензостойкая (МБ) 6. Резина техническая теплостойкая (Т) 7. Картон асбестовый 8. Фторопласт 4 9. Алюминий отожженный (АМЦ) 10. Медь листовая (М 2) 11.Свинец марки С2 12.Гофрированные асбоалюминиевые 13.Спиральные из стали 12Х18Н10Т (наполнитель – асбест) | Легкие нефтепродукты Тяжелые нефтепродукты Кислород, азот газообразный Кислород, азот жидкий Коксовый газ Вода, воздух, нейтральные растворы, нейтральные газы и пары, серная кислота (до 65%), соляная кислота (до 30%) Тяжелые нефтепродукты, керосин, масла, бутиловый спирт Водяной пар, сухие нейтральные и инертные газы Углеводороды жидкие и газообразные, мазут, масла, смолы Кислоты, щелочи, растворители и органические жидкости Углеводороды жидкие и газо- образные, мазут, масла, смолы Вода перегретая, водяной пар, жидкие и газообразные нефтепродукты Растворы серной и уксусной кислот (до 60%), хлор сжиженный Тяжелые и легкие нефтепродукты, углеводородные газы, дымовые газы, диоксид углерода Водяной пар, сухие газы, нефтепродукты | – 182 от минус 30 до 50 от минус 30 до 50 от минус 196 до 250 от минус 196 до 250 от минус 70 до 250 | 2,5 2,0 2,5 0,25 2,5 1,0 1,0 1,0 0,15 – 1,6 2,5 0,6 2,5 2,5 | – – 5,0 – 6,4 – – – – – 4,0 10,0 – 6,4 10,0 | вакуум – 5,0 – – – – – – 2,5 вакуум вакуум – – – |
Продолжение таблицы 9
Для герметизации сальников трубопроводной арматуры и сальниковых компенсаторов применяют набивки в виде шнуров, сплетенных из асбестовых или пеньковых нитей, пропитанных различными составами, придающими им стойкость к агрессивным средам.
Материал для набивки сальников выбирают в зависимости от условий работы. Асбестовая прожиренная набивка может быть использована при температурах не выше 200 0 С, так как при более высоких температурах жировые вещества вытекают, и плотность сальника снижается.
При температурах выше 200 0 С применяют асбестовую прографиченную набивку или специальные асбометаллические набивки, пропитанные особым составом, стойким к разрушению под влиянием транспортируемых сред и высокой температуры.
Набивку из фторопласта применяют в виде колец или шнура, который обеспечивает высокую стойкость к кислым и щелочным средам при температуре до 250 0 С.
Сальниковая набивка должна быть изготовлена из плетеного шнура квадратного сечения по ширине, равной ширине сальниковой камеры. Из такого шнура нарезают отдельные кольца со скошенными под углом 45 0 концами. Кольца следует укладывать в сальниковую коробку вразбежку линий разреза, с уплотнением каждого кольца в отдельности. Грундбукса при сборке должна входить в камеру не менее чем на 5 мм, но не более 1/7 ее высоты.
Подтяжку сальников следует выполнять равномерно, без перекосов грундбуксы.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. По каким основным признакам можно классифицировать трубопроводную арматуру?
2. Что такое условный диаметр? Что такое условное давление?
3. Что такое задвижка? Какие бывают задвижки, где и как они устанавливаются?
4. Перечислите основные преимущества и недостатки задвижек по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.
5. Что такое вентиль? Из каких основных элементов он состоит?
6. Перечислите основные преимущества и недостатки вентиля по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.
7. Какие бывают типы уплотнительных поверхностей вентиля?
8. Что такое кран? Какие типы кранов вы знаете?
9. Перечислите основные преимущества и недостатки кранов по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.
11. Что относится к предохранительной и защитной трубопроводной арматуре?
12. Как маркируется трубопроводная арматура?
13. Расшифруйте маркировку следующих видов трубопроводной арматуры: 15кп3п; 11ч3бк; 30с64бр.
14. По каким причинам нарушается нормальная работа трубопроводной арматуры?
15. Что такое ревизия трубопроводной арматуры, в чем она заключается?
16. Как производится ремонт трубопроводной арматуры (вентиля, задвижки, крана)? Какие при этом используются приспособления?
17. Как производится испытание трубопроводной арматуры? Какие бывают виды испытания?
18. Сформулируйте основные принципы выбора трубопроводной арматуры.
19. Какими свойствами должна обладать прокладка?
20. Перечислите основные материалы прокладочных материалов и области их применения.
21. До какой максимальной температуры можно применять фторопласт в качестве прокладочного материала?
23. Как правильно произвести набивку сальника?
Набивочные материалы
Для обеспечения плотности отдельных узлов запорной арматуры и различных конструкций используются сальниковые набивки (ГОСТ 5152-77), рассчитанные на работу в широком диапазоне давлений и температур воды, пара, газов, горючих и агрессивных сред.
В зависимости от условий работы используются набивки 3-х видов: плетеные, скатанные и кольцевые.
Плетеные набивки изготавливаются из хлопчатобумажных, пеньковых, джутовых, льняных, асбестовых шнуров различного плетения - с сердечником, армированные или неармированные, сухие иди пропитанные антифрикционным и другими составами (тальк, графит, резина, фторопласт). Они рассчитаны на максимальную температуру 100 о С - 400 о С, давление 4,5-20 МПа и на использование в следующих средах: воздух, вода промышленная и питьевая, растворы солей, водяной пар, инертные пары и газы.
Скатанные набивки изготавливаются путем скатывания шнуров из хлопчатобумажной, прорезиненной, асбестовой ткани. Они рассчитаны на максимальную температуру 100 о С - 400 о С, давление 10-20 МПа и применение для промышленной воды и перегретого и насыщенного пара.
Кольцевые набивки представляют собой кольца цельноскатанные или разрезные многослойные фигурного сечения из асбестовой прорезиненной ткани, вулканизированные и графитизированные. Они рассчитаны на температуру 300 о С, давление 20 МПа, применяются для воздуха, промышленной воды и пара.
Графит (ГОСТ 4596-75) - кристаллическое вещество серо-стального цвета, мягкое и жирное на ощупь, производится в виде токноразмолотого порошка и в виде чешуек. Чешуйчатый графит используется для пропитки сальниковых набивок и паронитовых прокладок. Графит, замешанный на натуральной олифе, называется графитовой пастой. Данная паста применяется для смазки ниппелей и ниппельных гнезд при сборке секционных чугунных котлов.
Смазочные материалы, олифы и краски
Смазочные материалы применяются для обеспечения нормальной работы, снижения трения и предотвращения износа движущихся и вращающихся частей санитарно-технического оборудования, приборов и арматуры, в частности самосмазывающейся, а также для временной защиты металлических поверхностей от коррозии.
Смазочные материалы подразделяются на смазочные масла (жидкие материалы) и консистентные смазки.
Смазки и смазочные масла выпускаются универсального и специального назначения, при этом область и условия их применения регламентируются соответствующими стандартами и техническими условиями.
Масло индустриальное (веретенное) марок 12 и 20 по ГОСТ 20799-75 применяется для смазывания трущихся частей механизмов и смачивания фильтрующих поверхностей масляных фильтров. Масло компрессорное марки 12 (М) по ГОСТ 1861-73 применяется для смазывания частей компрессоров и воздуходувок. Масла висциновое и парфюмерное используются для поглощения пыли в фильтрах систем вентиляции.
Консистентные смазки (солидолы) представляют собой густую мазь и применяются в случае невозможности или затруднения подвода жидкой смазки для смазывания узлов и деталей. Эти смазки подразделяются на три вида: синтетические (из искусственных жиров), жировые (из натуральных растительных и животных жиров), эмульсионные (из масел, смешанные с канифолью). Солидолы используются для смазки шариковых и роликовых подшипников, для защиты от коррозии и для консервации обработанных металлических поверхностей. Жировой солидол марки УС по ГОСТ 1033-73 используется для смазки вентиляторов и других механизмов при температуре не более 60 о С. Графитная смазка БВН-1 по ГОСТ 5656-60 применяется для смазки сопрягаемых поверхностей стальных труб, подвергающихся в процессе эксплуатации температурным изменениям. Технический вазелин и консервационные смазки К-17 используются с целью консервации и защиты от коррозии металлических поверхностей санитарно-технического оборудования.
Назначение лакокрасочных материалов - защита изделий от коррозии и придание им декоративного вида.
К лакокрасочным материалам предъявляются следующие требования: способность прочно удерживаться на поверхности окрашиваемого изделия, наличие необходимой механической прочности, твердости и эластичности, стойкость по отношению к воздействию воды, нефтепродуктов, солнечных лучей, сохранение своих качеств при низких и высоких температурах, водонепроницаемость, способность быстро высыхать и обеспечивать требуемый цвет.
В зависимости от назначения лакокрасочные материалы разделяются на три группы: грунтовки, предназначенные для обеспечения прочной связи между окрашиваемой поверхностью и лакокрасочным покрытием; шпаклевки, предназначенные для выравнивания окрашиваемой поверхности; краски (лаки, эмали), предназначенные для образования наружного слоя покрытия.
Грунтовки представляют собой либо специально изготовляемые составы (суспензии из пигментов, растворителя и наполнителей), либо смесь краски с олифой. Грунтовка наносится тонким слоем, поэтому ее вязкость (густота) должна быть значительно ниже вязкости самого покрытия.
Шпаклевки представляют собой густую жидкость или пасту, являющуюся смесью грунтовки, растворителя, пигмента и заполнителя (мел, гипс, каолин).
Краски подразделяются на масляные краски, лаки и эмали.
Масляные краски представляют собой пасту, состоящую из красителя, небольшого количества растворителя и специальных примесей. Перед употреблением масляные краски необходимо разводить олифой или растворителем. Лаки представляют собой раствор смолы в масле или легко испаряющемся растворителе с добавлением специальных примесей. Эмали - это тонко растертые красители, разведенные на лаке.
Олифа оксоль (ГОСТ 190-68) - заменитель натуральной олифы, изготовленной уплотнением льняного масла с продуванием его воздухом в присутствии сиккатива и последующим добавлением растворителя (уайт спирита). Применяется для разведения густотертых красок.
Грунтовка ГС-2020 (ГОСТ 4056-63*) представляет собой суспензию пигментов (сурика железного и цинковых белил) и наполнителя (талька) во фталиевом лаке с добавлением растворителей, сиккатива и стабилизатора. Используется для грунтования металлических поверхностей. Пленка грунтовки устойчива к изменению температур от - 40 о С до + 60 о С. Время высыхания при температуре 100-110 о С составляет не более 35 минут, при температуре 18-23 о С - не более 48 часов. Наносится краскораспылителем, кистью, окунанием. С целью получения рабочей вязкости грунтовку разбавляют сольвентом, ксилолом или смесью одного из указанных растворителей с уайт-спиритом.
Сурик железный сухой (ГОСТ 8135-74) представляет собой естественный минеральный пигмент, состоящий в основном из окиси железа. В зависимости от назначения производится двух марок: А - для изготовления грунтовок, эмалей и масляных красок; Б - для изготовления клеевых красок, цветной асбофанеры и асбестотехнических изделий.
Краски масляные цветные густотертые (ГОСТ 8292-75) и специальные (ГОСТ 18596-73) представляют собой пасту из смеси сухих пигментов и наполнителя, затертых на натуральной олифе или ее заменителях. Применяются после разведения олифой до рабочей вязкости для покрытия наружных поверхностей изделий в целях предохранения их от коррозии и придания им отличительной окраски. Данные покрытия являются атмосферостойкими. Наносятся краскораспылителем, кистью, окунанием, струйным обливом или распылением в электростатическом поле. В последнем случае в краску добавляется уайт-спирит или скипидар. Сушка краски при температуре 18-22 о С осуществляется в течение 24 часов, при температуре 100 о С - в течение 2 часов.
Лак БТ-577 и краска БТ-177 изготавливается по ГОСТ 5631-70*. Лак БТ-577, представляющий собой раствор черных смол и растительных масел в органических летучих растворителях, используется для покрытия металлических поверхностей, а также при изготовлении краски БТ-177. Последняя является суспензией алюминиевой пудры в лаке БТ-577.
Приготовляется она непосредственно перед нанесением на поверхность путем введения 15-20% алюминиевой пудры в лак БТ-577. Краска предназначена для антикоррозионного и декоративного покрытия металлических поверхностей, на которые ее наносят при помощи краскораспылителя. Время практического высыхания при температуре 18-23 о С лака БТ-577 24 часа, краски БТ-177 - 16 часов, а при температуре 100 о С соответственно не более 20 и 30 мин. Покрытия из лака имеют пониженную атмосферостойкость, однако стойки к длительному воздействию температуры до 20 о С. Введение алюминиевой пудры повышает атмосферостойкость и теплостойкость покрытия. С целью улучшения защитных свойств рекомендуется горячая сушка.
Для разбавления олифы используется скипидар, для разбавления грунтовки и масляных красок - сольвент, уайт-спирит, ксилол.
Для обезжиривания металла перед покрытием лакокрасочным материалом рекомендуется очищать его уайт-спиритом или смесью едкого натра с тринатрийфосфатом, жидким стеклом.
Для покрытия воздуховодов систем вентиляции, функционирующих в агрессивных средах, используются перхлорвиниловые эмали, стойкие к воздействию паров кислот, щелочей и других агрессивных сред. Марки эмалей выбираются в зависимости от условий работы воздуховодов.
Применение резиновых изделий.
Виды резин.
Общие сведения о резине.
Тема 24. Резиновые и прокладочные материалы
Вопросы:
1. Резиной называют продукты химической переработки каучука и вулканизирующих веществ (сера, натрий), осуществляемой при помощи термической обработки (горячая вулканизация) или без неё (холодная вулканизация).
Основные свойства резины: эластичность, вибростойкость, повышенная химическая стойкость, газо- и водонепроницаемость, электроизоляционность.
Резиновые смеси составляют на основе каучука, массовое содержание которого в различных изделиях колеблется от 5 до 95 % смеси содержат также мягчители, наполнители, вулканизирующн вещества, противостарители, красители.
Исходные материалы для резиновых изделий. Каучук бываем натуральный и синтетический. Натуральный каучук получают из млечного сока каучукогенных растений. Синтетический каучук – вещество, по свойствам близкое к натуральному. Его получают путем синтеза органических веществ. Промышленные виды синтетического каучука, которых насчитывается несколько десятков, различают между собой как по исходному сырью и способам производства, так и по составу и физико-механическим свойствам. Производство синтетического каучука складывается из двух основных процессом: получения каучукогенов (бутадиена, стирола, хлоропрена, акрилонитрила, изобутилена и др.) и их полимеризации в каучукоподобный продукт. Сырьем для получения каучукогеиов являются нефтепродукты, природный газ, ацетилен, древесина и др. При полимеризации каучукогены из низкомолекулярных веществ превращаются и высокомолекулярные соединения с типичными для натурального каучука физико-механическими и технологическими свойствами. Производство синтетического каучука впервые в мире разработано русским химиком С. В. Лебедевым.
Синтетические каучуки (СК) подразделяются на две основные группы: СК общего назначения, применяемые в производстве изделий, с наиболее характерным свойством резины - эластичностью (массовое производство шин, конвейерных лент, амортизаторов, уплотнителей, обуви, игрушек и т. д.) и СК специального назначения, которые наряду с эластичностью должны обладать специфическими свойствами. В качестве СК общего назначения применяют в основном бутадиеновые и бутадиен-стирольные каучуки, в качестве бензо- и маслостойких – бутадиен-нитрильные, тепло- и морозостойких – кремнийорганические, износостойких – уретановые СК.
Мягчители (стеарин, олеиновая кислота) повышают пластичности сырой резины и мягкость резиновых изделий.
Наполнители повышают твердость и прочность резиновых изделий. К ним относятся сажа, оксид цинка, мел, каолин и др., а также рукавные и кордовые ткани и волокна (хлопчатобумажные, вискозные, капроновые, нейлоновые), применяется также корд из стальных проволочек.
При вулканизации линейные макромолекулы каучука взаимодействуют с вулканизатором, в результате образуется трехмерная (сшитая) сетка и каучук превращается в резину.
Основным вулканизирующим веществом для СК общего назначения, бутадиен-нитрильных и других каучуков является сера. Для вулканизации отформованные заготовки из сырой резины нагревают до температуры 140…180 °С; формование может совмещаться с нагревом.
Ускорители вулканизации (каптакс, тиурам и др.) вместе с оксидом цинка не только сокращают время вулканизации, но и обеспечивают возможность вулканизации при комнатной температуре.
Для изготовления мягкой резины (автомобильные камеры, мячи) и каучук вводят 1…3 % серы; при массовом содержании серы 4…7 % получается твердая резина. Для вулканизации кремнийорганических СК применяют пероксиды бензоила, для уретановых – изоцианиды.
Противостарители (парафин, вазелин и др.) замедляют процесс окисления каучука, повышают устойчивость и сроки службы резиновых изделий.
Изготовление резиновых изделий. Процесс складывается из приготовления резиновых смесей, вулканизации и отделки изделий.
Смешивание компонентов обеспечивает равномерное распределение в каучуке всех составных частей, оно производится на вальцах или в закрытых смесителях. Полученная сырая резина представляет собой однородную пластичную массу, которой легко придается нужная форма.
Для получения листовой резины сырую резиновую смесь обрабатывают на каландрах, рабочим органом которых являются пустотелые подогреваемые прокатные валки из отбеленного чугуна. На каландрах производится также обкладка тканей сырой резиной, сдавливание листов резины и промазанных резиной тканей, обработка пропитанного корда. Из листовой заготовки при надобности производят раскрой на резательных машинах или вырубных прессах.
Резиновые профили (трубки, шнуры) получают шприцеванием – выдавливанием сырой резины на червячном прессе через матрицу Изделия сложной формы получают методами прессования и литья под давлением
Полученные полуфабрикаты подвергают вулканизации и отделке. Плотность различных сортов резины от 0,9 до 2 г/см 3 , предел прочности при растяжении от 3 до 60 МПа, относительное удлинение 200…800 %. Следует подчеркнуть, что для каучуков и резины (а также для некоторых видов пластмасс и других материалов) характерна релаксация (ослабление) напряжений, которая возрастает с увеличением силы и скорости деформации и с повышением температуры.
2. Виды резин.
Резины подразделяются на следующие основные группы:
1) резины общего назначения (температуры эксплуатации от –50 до +150 °С) – могут работать в воде, воздухе, слабых растворах кислот и щелочей (шины, ремни, рукава, транспортные ленты, изоляция электрокабелей);
2)специальные резины:
а) теплостойкие резины – выдерживают температуру до 400°С;
б) морозостойкие резины – выдерживают температуру до –150 °С;
в) масло- и бензостойкие резины – работают в среде массе, топлива, бензина;
г) электротехнические резины – бывают диэлектрические и электропроводящие (состоят до 70 % из сажи и графита);
д) магнитные;
е) фрикционные и др.
3. В машиностроении резиновые изделия применяют для движущихся устройств (шин, приводных ремней, транспортных лент), в магистралях для транспортирования жидкостей, газов (напорные и всасывающие рукава, соединительные шланги, трубки), в качестве опор, буферов, изоляции, уплотнителей (сальники, манжеты, прокладочные пластины, кольца) и др.
4. Прокладочные материалы предназначены для создания герметичности сопрягаемых деталей с целью предохранения от попадания пыли, а также вытекания смазки, газов и др. К прокладочным материалам относятся кожа, фибра, войлок, картон, паронит, клингерит, пробка, асбометаллические прокладки и кольца, фторопласт-4.
Техническую кожу применяют для изготовления манжет и уплотнительных прокладок для насосов, компрессоров, прессов. Она хорошо сохраняется в среде бензина, масла, но имеет слабую химическую стойкость и повышенную способность к водопоглощению. В качестве заменителей кожи используют дермантин (ткань, покрытая специальной пленкой) и фибру.
Фибру прокладочную (марки ФТ) получают из специальной бумаги (типа фильтровальной), обработанной концентрированным раствором хлористого цинка. Фибра идет на изготовление уплотнительных прокладок и шайб, а специальная электротехническая фибра используется в качестве изоляционного материала.
Войлок изготовляют уплотнением шерсти. Он имеет высокие теплоизоляционные свойства. Технический войлок применяют для изготовления сальников, прокладок между металлическими поверхностями, а также для масляных фильтров.
Бумагу и картон изготовляют из дешевых сортов древесины. Их применяют в качестве электроизоляционных материалов и прокладок..
Паронит – листовой материал, изготовленный из асбеста, каучука и наполнителей. Применяют в виде уплотнительных прокладок соединений в моторах, паропроводах, гидравлических установках и других механизмах, работающих при температуре до 450 °С.
Клингерит – листовой материал, изготовляемый из асбеста, смешанного с графитом, суриком, окисью железа и каучуком. Прокладки из клингерита используют в соединениях машин, работающих при температуре до 200 °С.
Пробка изготовляется из коры пробкового или бархатного дерева и применяется в качестве изоляционных прокладок и сальников в двигателях электроустановок.
Асбометаллические прокладки и кольца применяют для уплотнения соединений металлических поверхностей, работающих при температуре до 350°С и большом давлении (прокладки головки блока в двигателях внутреннего сгорания).
Фторопласт-4 применяют для изготовления уплотнительных прокладок, манжет, сильфонов.
Огнеупорные и теплоизоляционные материалыДля облицовки (обмуровки) котельных агрегатов применяются кирпич красный, разные огнеупорные и теплоизоляционные материалы.
Кирпич красный изготовляется из смеси каолиновой глины (А1203) И песка (Si02) путем обжига заготовок при высокой температуре. Красный кирпич применяется для кладки фундаментов, боровов, наружных стен обмуровки, сводов и других элементов, подвергающихся действию температуры не выше 700 °С.
К огнеупорным материалам, используемым для кладки в котлах, относятся шамотный кирпич, высокоглиноземистые и хромитовые огнеупоры, огнеупорный шамотобетон. К основным контролируемым свойствам огнеупоров относят: огнеупорность, термическую стойкость, шлакоустойчивость, а также плотность структуры, газопроницаемость, теплопроводность.
Огнеупорность характеризуется температурой размягчения, при которой происходит деформация образца без нагрузки, а также температурой начала деформации при нагрузке, создающей напряжение сжатию 0,2 Н/мм2 (2 кг/см2).
Термическая стойкость определяется изменением механической прочности огнеупора при температурных напряжениях, возникающих при сменах нагрева и охлаждения.
Шлакоустойчивость характеризуется потерей массы огнеупора под действием высокотемпературной газовой среды и шлака.
Шамотный кирпич и шамотные изделия получили наибольшее применение в качестве огнеупорного материала для котельных агрегатов. Они применяются для футеровки топочной камеры и газоходов в местах действия высоких (до 1 400 °С) температур.
Шамотный кирпич изготовляется из огнеупорной глины, состоящей из 50...65 % кремнезема (Si02), 30...45% глинозема (А1203), при суммарном содержании до 5 % извести (СаО), магнезии (MgO) и диоксида титана (ТЮ2).
Высокоглиноземистые огнеупоры изготовляются из высокоглиноземистого сырья на глинистой связке; при обжиге в топке происходит спекание материала. В зависимости от вида изделия содержание А1203 может составлять 45... 75 %. Соответственно содержанию А1203 огнеупорность материала изменяется в пределах 1 750... 2 ООО °С. Высокоглиноземистые материалы обладают высокой термостойкостью, шлакоустойчивостью и высокой сопротивляемостью деформации под нагрузкой. Этот вид огнеупоров широко применяется в качестве защитных обмазок футеровки топок для уменьшения их износа.
Огнеупорный шамотобетон используют для изготовления огнеупорных плит обмуровки стен, а также подвесных сводов.
Изоляционные термостойкие материалы отличаются малыми плотностью и теплопроводностью. К числу таких материалов относятся кирпич диатомитовый - применяется для изоляции горячих частей котельного агрегата, работающих при температурах до 900 °С.
Для изоляции горячих поверхностей трубопроводов, арматуры, газовоздухопроводов, аппаратуры и т.п. применяются легковесные изоляционные материалы: асбест, асбослюда, пенодиатомит, диатомитовый кирпич, стекло и шлаковата, совелит и др. Асбест применяется в виде асбестового волокна, асбестового листа или шнура и используется при рабочих температурах до 500 °С.
Прокладочные и набивочные материалы
Прокладочные материалы применяют при монтаже арматуры для уплотнения фланцевых соединений. В качестве прокладочных материалов используют асбест, резину техническую листовую, па- ранит, картон прокладочный.
Асбест применяют в местах соединения секций чугунных котлов для уплотнения ниппелей, взрывных предохранительных клапанов, сальников арматуры и др.
Резина техническая листовая используется для изготовления прокладок между фланцами водопровода, газопровода, между секциями радиаторов.
Паранит - прокладочный материал на основе асбеста, резины и наполнителей, используется в виде листов толщиной 0,4...6 мм, выдерживает давление до 5 МПа (50 кгс/см2) и температуру до 450 °С. Его используют для уплотнения фланцевых соединений паропроводов, водопроводов горячей воды и газопроводов среднего и высокого давления.
Картон прокладочный применяют для прокладок на водопроводах холодной воды. Перед установкой между фланцами прокладки смачивают водой и проваривают в масле.
Набивочные материалы - различные сальниковые набивки и мастики, которые служат для предотвращения выхода пара или жидкости через зазоры сальников.
Сальниковые материалы должны иметь низкий коэффициент трения, высокую устойчивость против износа при высоких темпе¬ратурах. Сальниковые набивки выполняются в виде плетеного шнура из хлопчатобумажной, льняной или конопляной пряжи, а также асбестового шнура, пропитанных антифрикционной мастикой.
