Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2016 » Сентябрь » 28 » Проектирование химических аппаратов. ч. 1 – материалы и классы точности.
21:29
Проектирование химических аппаратов. ч. 1 – материалы и классы точности.

 

    Материальной основой химической промышленности являются аппараты, предназначенные для проведения тех или иных процессов технологического цикла. Кроме многообразия конструкций химического оборудования различных производств, аппараты выполняют из различных материал, с различным уровнем автоматизации, и качеством изготовления. Ранее мы уже рассмотрели ряд аппаратов, главным образом, из области переработки древесины, цементной и полимерной промышленности.
     Ко всему промышленному оборудованию всегда предъявляется ряд требований:
- дешевизна,
- высокая производительность,
- простота ремонта и обслуживания,
- долговечность,
- возможность модернизации,
- легкость автоматизации,
- экологическая безопасность,
- минимизация трудозатрат персонала,
- надежность и безопасность производственного цикла даже при обслуживании низкоквалифицированным персоналом,
- малое количество отходов, или их отсутствие,
- экономичность к электроэнергии, теплоносителям и другим расходникам.
     Этот перечень, разумеется, не полный, но, даже он впечатляет; не стоит уточнять, что он никогда не выполняется полностью, всегда нужно чем-то жертвовать. Но, нет предела совершенству.
     Один из важных вопросов проектирования химического оборудования заключается в выборе материала, степени точности обработки поверхностей, а также, выбор типа соединений деталей между собой. Для начала, шероховатость, в таблице представлены классы шероховатости поверхностей.

  

     Обычно, эти классы применяют для металлов и сплавов, но, они применимы ко всем материалам. В таблице приведены примеры записи обозначения шероховатости деталей.

              

     По точности обработки различают 10 классов точности достижения заданных размеров: 1, 2, 2а, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Данные классы применяются для деталей с линейными размерами 1-500 мм, это нормы машиностроения, но, они применимы к изготовлению любых деталей. Чем выше допуск и чем больше размер детали, тем большие отклонения от заданных размеров допускаются. Например, если задан размер в 2 мм при 1-м классе точности, тогда максимальное отклонение от размера допускается всего 4 мкм (0,004 мм), если диаметр вала 500 мм при 1-м классе точности, тогда отклонение достигает 63 мкм (0,063 мм). Ширина зубчатого колеса 600 мм, допуск по 9 классу точности, тогда отклонение размера до 3,8 мм.
    1-й класс точности получают только тонкой шлифовкой или развертыванием, с последующей доводкой и полировкой. Процесс длительный и трудоемкий. Данная точность применяется в приборостроении, производстве небольших нагруженных механизмов, или узлов, требующих точной работы при больших нагрузках. В химической промышленности первый класс точности применяется очень редко, например, в точных предохранительных клапанах высокого давления, экструдерах небольшого диаметра, или элементах автоматизации производства. Допуск для размеров 1-500 мм составляет 4-63 мкм.
      2-й и 3-й классы точности (2а – промежуточный между ними) получают шлифованием или тонким точением на исправных металлорежущих станках. Данные классы наиболее широко применяются в машиностроении, при проектировании химического оборудования, они применяются в подвижных узлах: валы, подшипники, зубчатые передачи, краны, приводы и пр. Допуск размеров для 2-3 классов точности составляет 6-190 мкм.
      4-й класс точности получают обработкой режущим инструментом на большинстве металлорежущих станков, точным сверлением (сверление по кондуктору), чистовой обработкой на токарном станке, например, проходным резцом. Данный класс точности применяется для малоответственных подвижных деталей: задвижки, оси, валы тихоходных мешалок, детали некоторых приводов, фланцевые соединения небольшого размера и пр. Допуск для размеров 1-500 мм составляет 40-360 мкм.
     5-й класс точности применяется для малоответственных деталей приводов, крупных фланцевых соединений, и ряде монтажных узлов соединения трубопроводов. Получают грубым точением и другими видами металлообработки. Допуск для 5-го класса точности при размерах 1-500 мм составляет 120-720 мкм.
     6-9 классы точности имеют допуска до 2-4 мм при размерах деталей до 500-600 мм. Эти детали получают прокатом, ковкой, штамповкой, строганием, литьем, и др. методами обработки. Применяется при производстве наиболее крупных деталей химической аппараты, несущих элементов, корпусов, крышек и пр. деталей, масса которых достигает 80-90% от массы ряда химических реакторов.
     За некоторыми исключениями (экструдера, например) химическая аппаратура не требует высокой точности обработки деталей, намного важнее чистота поверхности. Чем чище полировка, тем меньше гидравлическое сопротивление движению потока (очень важно в переработки полимеров в расплавленном виде), меньше задержка перерабатываемого материала в неровностях поверхности (особенно важно в технологиях переработки энергонасыщенных материалов), ниже склонность к коррозии (все гальванические процессы, процессы с кислотами и пр.), меньше попадание компонентов конструкционных материалов в реакционную среду (синтез полимеров и др. каталитические процессы).
    Среди конструкционных материалов особое место занимают углеродистые и легированные стали. Углеродистые стали дешевы и легко обрабатываются, легированные стойкие к коррозии, высоким температурам, легко свариваются, могут иметь практически нулевой коэффициент теплового расширения и обладают другими ценными свойствами. Например, по стойкости к коррозии все материалы металлы и сплавы делятся на 10 классов (шесть групп):

       

     К “нестойким материалам” можно отнести углеродистые стали обычного качества (например, ст.0, ст.2, ст.3 и пр.), среди “совершенно стойких” материалов можно отметить лишь некоторые пластики (тефлон), титановые сплавы, стекло и высококачественную керамику. Во многом, стойкость материал определяется реакционной средой, с которой контактирует материал, например, многие керамики более стойки в нейтральных и кислых средах, в щелочных их стойкость намного ниже. Стали напротив, более предпочитают щелочные среды. Полимеры больше всего боятся окислителей и кипящих растворителей. Горячие сильные кислоты окислители не любит никто, например, ректоры для нитрования толуола по третьей ступени изготавливают только из высококачественных легированных сталей с эмалевым покрытием или титановых сплавов.
       Среди цветных металлов и сплавов особое место занимают только бронзы, алюминиевые и титановые сплавы. Сплавы на основе никеля и хрома широко применяются в нагревательных элементах (знаменитый нихром, в котором всего 1% железа, остальное никель и хром). Так же следует отметить керамические материалы, пластики, стекло, и пр. Но, об этом мы продолжим нашу беседу в следующий раз.

Категория: Металлургия | Просмотров: 353 | Добавил: Chemadm | Рейтинг: 5.0/3
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]