Неметаллические материалы и защитные покрытия

Наряду с металлами и сплавами в химической промышленности широко применяются неметаллические конструкционные материалы. В высокоагрессивных средах, которые встречаются в природных и промышленных условиях, оборудование, даже выполненное из легированных сплавов, имеет ограниченный срок эксплуатации.

Дополнительным резервом для организации противокоррозионной защиты являются неметаллические материалы. Из них могут быть изготовлены отдельные аппараты или детали к ним, как например, из стекла, ситаллов (рис. 8.2), винипласта, фаолита (рис. 7.14), графита (рис. 8.9).

В другом варианте неметаллические материалы используют как футеровки, обкладки и другие защитные покрытия для изоляции металлического корпуса от контакта с активной средой. Часто такие покрытия бывают многослойными (рис. 8.1, 8.3).

Все это требует знания свойств неметаллических коррозионно-стойких материалов и техники использования их при организации противокоррозионной защиты.

Неметаллические материалы обладают многообразием свойств: широким диапазонам величин по теплопроводности, невысокой плотностью, хорошей адгезией с металлами, стойкостью в агрессивных средах. Но большинство неметаллических материалов, особенно органического происхождения, устойчивы только до температуры 150— 200 °С, не выдерживают резких перепадов температур, плохо поддаются механической обработке.

По химическому составу неметаллические материалы подразделяются на материалы неорганического и органического происхождения.

К неорганическим материалам относятся горные породы, силикатные материалы, керамика и т.д. К органическим материалам относятся полимерные материалы, материалы на основе каучука, графит и его производные и т.д.

С точки зрения конструктивных особенностей неметаллические покрытия разделяются на вкладыши и монолитные толстослойные покрытия. Принципиальным различием между ними является то, что вкладыши могут быть самостоятельным конструкционным элементом, работающим по принципу сосуд в сосуде. В отличие от вкладышей (облицовки) работоспособность монолитных покрытий и их механическая устойчивость может быть обеспечена только при условии адгезии с подложкой. Облицовки и покрытия различаются по толщине. Для вкладышей (облицовок) характерна толщина до нескольких десятков миллиметров, а толщина монолитных полимерных покрытий обычно не превышает 1,5-2 мм.

Для всех покрытий в высокоагрессивных средах важную роль играет изолирующий механизм, т.е. покрытие должно предотвратить непосредственный контакт среды и подложки. Эту проблему можно решить двумя путями: увеличить толщину мономерного покрытия в рамках одного материала или использовать многослойные различные композиционные материалы типа сендвичного покрытия. Увеличение толщины монопокрытия приводит, как правило, к возникновению внутренних напряжений и нарушению их механической устойчивости.

Наиболее часто в химической и нефтеперерабатывающей промышленности используют для противокоррозионной защиты композиции многослойных покрытий из различных материалов.

В покрытиях, как правило, выделяют три зоны с различным функциональным назначением:

грунт, т.е. слой, прилегающий к защищаемой поверхности и определяющий стабильность связи с подложкой:

основное покрытие (средняя часть), которое определяет изолирующие и механические свойства покрытия;

верхний слой, непосредственно контактирующий с агрессивной средой. Этот слой используют иногда для придания дополнительных специфических свойств покрытия, таких как абра-зивостойкость, смачиваемость и т.д. Далее мы рассмотрим примеры таких решений.