Цветные металлы: характеристики и применение для изготовления нефтегазового оборудования

Классификация

Цветные металлы по сходным свойствам подразделяются на:

1. легкие металлы (Be, Mg, Ti, Аl), обладающие малой плотностью;

2. легкоплавкие (Zn, Sn, Pb, Hg,);

3. тугоплавкие металлы (Ti, V, Cr, Mo, W, Mo и др.) с температурой плавления выше, чем у железа (1539^оС);

4. благородные металлы (Ag, Os, Pt, Au и др.), обладающие химической инертностью;

5. щелочноземельные металлы (Li, Na, K), используемые в качестве теплоносителей в атомных реакторах.

Характеристики и применение

В химическом машиностроении применяют медь, алюминий, свинец, никель, титан и сплавы указанных металлов.

Медь

Из меди марок М2 и М3 с содержанием соответственно 99,7 и 99,5% чистой меди, изготовляют:

1. теплообменники,
2. емкостные аппараты,
3. ректификационные колонны.

Максимальная температура применения медных аппаратов 250^оС. Медь повышает свою прочность при низких температурах, сохраняя при этом пластичные свойства, поэтому она является ценным конструкционным материалом в технике глубокого холода. Соединение отдельных частей аппаратов осуществляется клепкой, электродуговой и газовой сваркой с использованием медных электродов с обмазкой.

Алюминий

Оборудование из Al используют в производстве кислот:

1. азотной,
2. фосфорной
3. органических кислот и др.

То есть там, где они могут заменить нержавеющие стали, латунь и другие, более дорогие цветные металлы. Максимально допустимая температура для алюминиевых аппаратов 200^оС. Из алюминия изготовляют резервуары, емкости, колонны, теплообменники, небольшие реакционные аппараты. Применение алюминия ограничивается его низкой механической прочностью. Соединение частей аппаратов из алюминия производят электродуговой или газовой сваркой.

Свинец

Свинец используется для изготовления отдельных изделий (змеевиков, гильз термометров и т.д.) и для защиты стальных аппаратов путем обкладки листовым свинцом или гомогенным свинцеванием, т.е. в наплавке слоя свинца толщиной 3 – 6 мм на предварительно подготовленную поверхность.

Свинец устойчив во многих агрессивных средах, в том числе в разбавленной серной кислоте. Вследствие низкой механической прочности и высокой стоимости всюду, где возможно, свинец заменяют пластмассами или нержавеющими сталями.

Никель

Никель обладает хорошими литейными свойствами, он хорошо куется и штампуется. Аппаратуру из никеля применяют для процессов щелочного плавления, при переработке органических кислот, а также в тех случаях, когда требуется высокая чистота продукта или применение кислотостойких сталей недопустимо вследствие их действия как катализатор, ускоряющего ход нежелательных реакций. Никель – очень дефицитный материал и для химической аппаратуры как самостоятельный конструкционный материал применяется редко. Сварку никелевых деталей производят никелевыми электродами в атмосфере инертного газа.

Сплавы на основе никеля и молибдена типа -“хастеллой,” обладают очень высокой коррозионной стойкостью. Так, например, никель-молибденовый сплав Н70М27Ф (ЭП- 496) устойчив в кипящей соляной кислоте высокой концентрации, сплав 0Х15Н55М16В (ЭП– 567) устойчив в кипящей серной кислоте. Никель-молибденовые сплавы хорошо свариваются, благодаря высокой коррозионной стойкости они являются ценными материалами химического машиностроения. Вследствие высокой стоимости и дефицитности исходных металлов эти сплавы идут на изготовление ответственных узлов аппаратуры, а также отдельных небольших аппаратов.

Титан

Все большее применение в химическом машиностроении находит Титан. По прочности он немногим уступает, стали, а удельный вес его почти в два раза меньше. Титан стоек к азотной кислоте любых концентраций, к разбавленной серной кислоте, к атмосфере влажного хлора и многим другим коррозирующим средам. Температурный предел его применения 600 – 650^оС. Титан хорошо куется, штампуется и сваривается. Варка производится в атмосфере аргона. Титан используется для изготовления целых аппаратов и отдельных ответственных деталей – змеевиков, труб передавливания, гильз термометров и т. д.

Тантал

Еще более высокой химической стойкостью обладает Тантал. Он не коррозирует в кипящей соляной кислоте, серной, азотной и фосфорной кислотах.

Тантал чрезвычайно дорог, поэтому его применяют в исключительных случаях, для особо ответственных машин и аппаратов, а также в виде тонкой фольги для обкладки аппаратов.