Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

НИКЕЛЬ, КОБАЛЬТ И ИХ СПЛАВЫ



Никель и кобальт – элементы подгруппы железа. По свойствам они сходны с железом, однако имеют и ряд существенных отличий. Плотность их (около 8900 кг/м3) существенно выше плотности железа, чугунов и сталей [(7700…7900) кг/м3]. Оба металла также прочнее и твёрже, чем железо. Оба отличаются меньшей химической активностью и большей коррозионной стойкостью; особо ценное их качество – довольно высокая стойкость к газовой коррозии. Кроме того, оба элемента и их соединения высокотоксичны. Оба металла также значительно дороже железа и его сплавов.

Основное их использование – антикоррозионные наружные покрытия на изделия из железа и углеродистых сталей, наносимые электрохимически. Кроме того, из никеля и кобальта изготовляют детали и узлы пар скольжения и уплотнений. Особое значение имеют сплавы никеля и кобальта с железом – инвар, коинвар, маллой, пермаллой, супермаллой. Эти сплавы имеют высокие магнитные свойства и применяются для изготовления магнитопроводов электромагнитных устройств.

 

МЕДЬ И ЕЁ СПЛАВЫ

Медь – двадцать девятый элемент Периодической Системы. Один из двух окрашенных металлов. Мягкий металл. Плотность 8910 кг/м3. Отличается высокой тепло- и электропроводностью; диамагнитна. Хорошо поддаётся термомеханической обработке, литью, пайке и сварке.

Стандартный потенциал основной реакции окисления меди U0 (Cu0 Cu2+ ) = 0,34 В. Медь достаточно устойчива к действию воды и разбавленных водных растворов кислот, щелочей и солей. Неустойчива в растворах аммиака и аминов (особенно алифатических). Также неустойчива к окислителям (азотной кислоте, концентрированной серной кислоте, растворам бихроматов).

Медь как чистый металл в химическом машиностроении применяется для изготовления электроведущих деталей (провода, шины, электроды электрохимических реакторов); деталей и узлов пар скольжения и деталей уплотнений (вкладышей, гильз, колец, шайб) в аппаратуре высоких давлений и глубокого вакуума.

Большое значение имеют сплавы меди: латуни и бронзы.

Латуни.Сплавы меди, содержащие цинк (до 45 %).Кроме цинка, латуни легируют добавками Al, Mg, Si, Mn, Ni, Cr.

Бронзы. Любые сплавы меди, не содержащие цинка. Бронзы легируют добавками Sn, Al, Mg, Si, Mn, Ni, Cr, Ве.

Маркировка

Латуни. ЛАЖ 60-1-1 Бронзы. БрАЖН 10-4-4

| | | | | |____ (1…2) % Fe | | | | | | |____ (3,5…5,5) % Ni

| | | | |______(1…2) % Al | | | | | |______(3,5…5,5) % Fe

| | | |_________(59…61) % Cu | | | | |_________(9…11) % Al

| | |____________ железо | | | |____________ никель

| |_____________ алюминий | | |_____________ железо

|_______________ латунь | |_______________ алюминий

|__________________ бронза

 

Латуни и бронзы по коррозионной стойкости не уступают или превосходят медь (особенно по отношению к атмосферной коррозии). По механическим свойствам, как правило, превосходят медь. Наибольшей стойкостью отличаются алюминиево-бериллиевые бронзы. Применяются для изготовления труб, корпусов и внутренних деталей трубопроводной арматуры, уплотнительных деталей аппаратуры, теплообменных аппаратов, деталей КИПСА.

СВИНЕЦ

Восемьдесят второй элемент Периодической Системы. Мягкий белый металл. Плотность 11344 кг/м3. Свинец и все его соединения высокотоксичны. Стандартный потенциал основной реакции окисления свинца U0 (Pb0 Pb2+ ) = - 0,126 В. Стойкость свинца определяется образованием оксидных плёнок. Малостоек в растворах окисляющих, а также низших органических кислот. Достоинство свинца – стойкость в электрохимических процессах и стойкость к фторидам. Особое значение имеет сплав свинца с (6…12) % олова – гартблей («твёрдый свинец»). Применяется – ограниченно - в виде листов для наложения - плакирования рабочих поверхностей аппаратуры сернокислотного производства; процессов сульфирования, фторирования; а также для изготовления деталей насосов, арматуры и электродов. Верхний температурный предел для оборудования со свинцовыми покрытиями – 120 0С.

АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ

Тринадцатый элемент Периодической Системы. Самый распространённый из металлов – 7,4 % в земной коре; присутствует в виде оксидов, смешанных фосфатов и силикатов. [ Кристаллический оксид - Al2O3 – корунд – второй по твёрдости минерал после алмаза (9 баллов по шкале Мооса)]. Тип кристаллической решётки – ОГЦ. Мягкий белый пластичный лёгкий металл. Плотность ρ20=2702 кг/м3. Температура плавления ТПЛ = 660 0С. Отличается высокой теплопроводностью (λ =188 Вт/м.К) и электропроводностью [σ= (1,6…2,6).107 Сн/м). Получают электротермическими и электрохимическими методами, достигая высокой степени чистоты (до 99,999999 %). Алюминий и его соединения малотоксичны. Стандартный потенциал основной реакции окисления алюминия U0 (Al0 Al3+ ) = - 1,66 В. Стойкость алюминия определяется образованием оксидных плёнок, существующих в диапазоне рН=(3…9). Устойчив в нейтральных и кислых водных средах; газообразных – HCl, NH3, H2S. Малостоек в растворах окисляющих и органических кислот, а также щелочей.

Достоинство алюминия – лёгкость; существенный недостаток – низкая прочность. В технике, в т.ч. – химическом машиностроении большое значение имеют сплавы с кремнием, медью, магнием, марганцем, хромом, железом –

силумины, дюралимины, магналины. Дюралюмины имеют высокие прочностные свойства, но низкую стойкость; изделия из них защищают плакированием чистым алюминием. Силуминыотличаются хорошей стойкостью к окислительным нейтральным и кислым средам, а также к газовой коррозии. Магналины имеют наилучшие из сплавов алюминия свойства. Особенность всех сплавов алюминия – нестойкость к контактной электрохимической коррозии –

особенно в парах со сплавами меди и железа.

Таблица 2 – Сплавы на основе алюминия

Наименование Марки Массовые доли легирующих добавок, %
Si Cu Mn Mg Cr, Ti Fe
Алюминий АВ, АД <1,5 - в сумме
Дюралюмины Д1-Д6 - 2…7 0,4…1,8 0,3…0,9 - -
Силумины АЛ1-АЛ7 0,8…13,0 0,2…4,5 - 0,5…13,0 - -
Магналины АМгМц, Амгб - - <1 4,0…12,0 0,1 <0,25

 

Алюминий и его сплавы применяют для изготовления реакторов, кристаллизаторов, сосудов, фильтров, теплооб

менников, дистилляционных и ректификационных аппаратов и труб, работающих под давлением до 0,6 МПа.

ТИТАН И ЕГО СПЛАВЫ

Двадцать второй элемент Периодической Системы. Четвёртый по распространённости из металлов – 0,58 % в земной коре. Присутствует всегда вместе с другими элементами в виде оксидов, смешанных фосфатов и силикатов в т.н полиметаллических рудах; относится к рассеянным элементам. Тип кристаллической решётки – ОГЦ. Твёрдый белый с синеватым отливом лёгкий металл [(7…8) баллов по шкале Мооса].. Плотность ρ20=4550 кг/м3. Температура плавления tПЛ = 1725 0С. Отличается умеренной теплопроводностью [λ20 = ( 7…18) Вт/м.К] и электропроводностью [σ= (1,6…2,6).107 См/м).

Получают электротермическими и электрохимическими методами, достигая высокой степени чистоты (до 99,999 %). Тугоплавкость титана делает производство весьма энергоёмким и дорогим. Титан и его соединения малотоксичны.

Титан и его сплавы весьма прочны и тверды [6-8 баллов]. Поддаются всем основным видам термомеханической обработки: ковке, прокату, штамповке, резанию, сварке, обработке методами порошковой металлургии.

Стандартный потенциал основной реакции окисления титана U0 (Ti0 Ti2+ ) = - 1,63 В. Стойкость титана определяется образованием оксидных плёнок, существующих в диапазоне рН=(3…9). Титан легируют добавками Al, Mo, Ta, Nb, Zn, Cu, Pd, Pt. Титан устойчив в нейтральных и кислых водных средах; газообразных – HCl, NH3, H2S; а также в растворах едкого натра и едкого кали при массовой доле до 20 %. Менее стоек в растворах окисляющих и органических кислот, а также крепких щелочей. Нестоек в растворах HF и HCl при температурах выше 50ОС; присутствие окислителей - бихроматов, перманганатов – в среде повышает коррозионную стойкость титана. Титан исключительно стоек в морской воде и морской атмосфере. Легирование – особенно цирконием, молибденом и танталом - повышает коррозионную стойкость титановых сплавов в (2…200) раз. В некоторых органических средах титановые сплавы более стойки, чем даже стали класса Х18Н10Т.

Титан и его сплавы имеют три фундаментальных достоинства: лёгкость (в 1,7 раза легче стали); прочность и высокая стойкость. Титан и его сплавы наряду с коррозионностойкими сталями являются наиболее ценными конструкционными материалами для химического машиностроения. Из титановых материалов можно изготавливать практически любые рабочие детали, узлы и агрегаты любых машин и аппаратов химических производств.

Широкое использование титана сдерживается его дефицитностью и большим потреблением в военной технике, особенно судостроении. Важно отметить, что почти 90 % мировых запасов и около 80 % мирового производства титана приходится на Россию.

 

СИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Так в целом называют все материалы, существенным компонентом которых является двуокись кремния. В основном это полиминералы: полиоксиды; полисиликаты; силикаты-карбонаты щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и железа.

Общими свойствами таких материалов являются высокая твёрдость [(6…8) баллов по шкале Мооса]; хрупкость (кроме асбеста); высокая химическая стойкость в большинстве сред (особенно кислых), кроме крепких щелочей, фтора и фторидов.

 

12.1. ПРИРОДНЫЕ СИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

Граниты.Гетерогенные минералы; состоят из (70…75) % SiO2; (13…15) % Al2O3; (7…10) % Na2O, CaO и MgO. Кислотостойки. Твёрдость 6 баллов по шкале Мооса. Термостойки до 250ОС.

Бештауниты(от названия горы Бештау). Содержат (60…70) % SiO2; (30…40) % Al2O3, Na2O CaO и MgO. Кислотостойки. Твёрдость 6 баллов по шкале Мооса. Термостойки до 800ОС.

Андезиты. Содержат (59…62) % SiO2; (30…40) % Al2O3, Na2O CaO и MgO. Кислотостойки. Твёрдость (3…4) балла по шкале Мооса. Термостойки до 200ОС.

Гранитные блоки и плитку применяют для футеровки аппаратуры бромного и йодного производства, абсорберов азотной кислоты и HCl, а также других кислых газов. Из гранита вытачивают корпуса электрофольтров.

Бештауниты используют как футеровочный материал для аппаратуры, контактирующей с кислыми средами.

Андезиты также применяют для футеровки и как наполнитель в кислотостойких цементах и бетонах.

Асбест. Дигидрат силиката магния 3MgO.2 SiO2.2H2O. Уникальный по структуре и свойствам минерал. Имеет линейную структуру макромолекул. Термостоек до 1700 0С. До недавнего времени являлся основным теплоизоляционным материалом для наружных поверхностей аппаратуры и трубопроводов; в настоящее время вследствие токсичности используется ограниченно.

12.2. ИСКУССТВЕННЫЕ СИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

12.2.1. КАМЕННОЕ ЛИТЬЁ.

Материал, получаемый сплавлением горных пород при (1400…1450) ОС. Сырьём служат – базальты, диабазы, шихта, металлургические шлаки. Например, плавленый диабаз содержит (47…48) % SiO2; (15…16) % Al2O3; (15…16) % FeO+ Fe2O3; (2…4) % K2O; (11…12) % CaO и (6…7) % MgO. Стоек к любым реагентам, кроме HF. Твёрдость (5…6) баллов по шкале Мооса; износостоек. Термостойки до 150ОС.

Из диабаза и каменного литья делают футеровочные плитки и блоки, трубы, фасонные изделия, желоба, литые

царги абсорбционных колонн.

12.2.2. СТЕКЛО

Общее название материалов, получаемых сплавлением двуокиси кремния с оксидами щелочных. и щелочноземельных металлов, Al2O3, В2O3, оксидами переходных металлов. Стёкла аморфны – являются твёрдыми растворами. Отличительная особенность стёкол – прозрачность и хрупкость. Твёрдость (5…6) баллов по шкале Мооса. Плотность (2100…2600) кг/м3. Электропроводны. В химической технике широко применяются стёкла, отличающиеся минимальным линейным расширением, стойкостью и тугоплавкостью.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.