Вопросы и ответы к экзамену (1094464), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Многие мастики на основе синтетических смол, включая и арзамит, можно использовать для нанесения защитного покрытия на металлическую и другую поверхность оборудования. Поскольку паратолуолсульфохлорид, входящий в состав арзамита, является кислым веществом, способным вызывать коррозию черных металлов, арзамит нельзя наносить на незащищенную стальную поверхность. В этом случае между стальной поверхностью и покрытием наносят разделительный слой лакокрасочного покрытия (ПХВ, ХСЛ, бакелитовое и др.).

1. Композиционные материалы: определение, основные компоненты, элементы структуры. Классификация композиционных материалов. Химическая стойкость, основные свойства, области и условия применения, изделия

В общем понимании «композиционный материал» - это материал, состоящий из двух или нескольких различных компонентов. Следовательно, большинство из рассмотренных выше материалов (стекла, керамика, пластмассы, мастики, резины, лакокрасочные материалы и др.) можно считать композиционными материалами. Однако, в современных представлениях к этому классу относят вполне определенные материалы.

Как правило, компоненты композиций различают по геометрическому признаку. Компонент, обладающий непрерывностью по всему объему, получил название матрицы, а прерывный компонент, разделенный в объеме композиции, носит название арматуры (усиливающий, армирующий компонент, наполнитель).

В качестве матрицы могут быть металлы и их сплавы, органические и неорганические полимеры, керамика и другие вещества. Усиливающими или армирующими компонентами могут быть дисперсные частицы или волокна материалов различной природы. По виду арматуры выделяют две группы: дисперсно-упрочненные и волокнистые композиционные материалы. Они отличаются друг от друга структурой и механизмами образования высокой прочности.

У волокнистых композитов пластичная, как правило, матрица армируется высокопрочными волокнами. В этом случае стремятся к обеспечению равномерного нагружения арматуры с использованием ее высокой прочности. Объемная доля высокопрочных и высокомодульных волокон в таких композитах может достигать 75%. Отличительной особенностью волокнистых композитов является анизотропия свойств, обусловленная преимущественным расположением волокон в том или ином направлении.

Армирующие волокна. Известно, что теоретическая прочность материала возрастает с увеличением модуля упругости Е и поверхностной энергии вещества и снижается с увеличением расстояния между соседними плоскостями а0. Этим требованиям удовлетворяют бериллий, бор, азот, углерод, кислород, алюминий и кремний. Высокопрочные материалы всегда содержат один из этих элементов или полностью состоят из какого-либо элемента этого ряда. При создании волокнистых композитов используют высокопрочные стеклянные, углеродные, борные и органические волокна, металлические проволоки или волокна и нитевидные кристаллы ряда карбидов, оксидов, боридов, нитридов и других соединений. Волокнистая арматура может быть представлена в виде моноволокон, нитей, проволок, жгутов, сеток, тканей, лент, холстов. Важными требованиями для волокнистой арматуры являются их технологичность и совместимость с матрицей.

Матричные материалы. Задачей матрицы является обеспечение монолитности композита, фиксация формы изделия и взаимное расположение волокон, распределение действующих напряжений по объему материала для равномерной нагрузки на волокна и ее перераспределение при разрушении части волокон. Матрица должна также обеспечивать высокую химическую стойкость композитов, эксплуатируемых в агрессивных средах, и ряд других функциональных свойств изделия. Материал матрицы определяет метод изготовления изделий из композитов, возможность создания конструкций требуемых габаритов и формы. От материала матрицы зависят также параметры технологических процессов.

Граница раздела матрица-волокно. Свойства границы раздела, в первую очередь адгезионное взаимодействие волокна с матрицей, определяют уровень свойств композитов и их сохранность в условиях эксплуатации. Адгезионная связь не должна разрушаться под воздействие термических и усадочных напряжений и различных внешних воздействий.

Классификации композиционных материалов. Важнейшим достоинством композиционных материалов является возможность создавать из них изделия с заранее заданными свойствами, что обеспечивается широкой номенклатурой армирующих волокон и матриц, возможностью варьирования компонентами и схемами укладки волокон.

Для композиционных волокнистых материалов существует несколько классификаций, в основу которых положены различные признаки, например, материаловедческий (по природе компонентов); конструктивный (по типу арматуры и ее ориентации в матрице). В рамках рассматриваемых классификаций можно выделить несколько больших групп композиционных материалов. К таким группам следует отнести композиты с полимерной матрицей (пластики), композиты с металлической матрицей (металлокомпозиты), композиты с керамической матрицей и матрицей из углерода.

1. Прокладочные материалы: назначение, требования к прокладкам, выбор материалов прокладки применительно к условиям эксплуатации.

Прокладки предназначаются для уплотнения фланцевых соединений аппаратов и трубопроводов. Они подвергаются воздействию технологических сред при заданной температуре. В зависимости от конкретных условий к прокладке предъявляются различные требования, но в любом случае она должна обладать:

- пластичностью, чтобы заполнять неровности уплотняемых поверхностей;

- упругостью;

- химической стойкостью в рабочей среде;

- теплостойкостью в диапазоне рабочих температур;

- достаточной механической прочностью;

- долговечностью;

- способностью к многократному использованию.

В зависимости от материала прокладки делятся на три основные группы: металлические, неметаллические и комбинированные.

Тип прокладки, материал для нее и вид соединения устанавливают, исходя из условий работы аппарата: агрессивности среды, температуры и давления.

При выборе металлической и комбинированной с металлической оболочкой прокладки следует избегать образования гальванической пары между ее материалом и материалом поверхности уплотнения, т.к. возникающая из-за этого электрохимическая коррозия приведет к преждевременному разрушению соединения и вывести аппарат из строя.

Металлические прокладки отличаются высокой теплостойкостью и механической прочностью, но требуют значительных усилий затяжки. Их применяют главным образом при высоких температурах и давлениях. Прокладки могут быть различных сечений: круглые, плоские, зубчатые, линзовые, овальные и восьмиугольные. В качестве материалов используют медь, алюминий, монельметалл, никель, свинец, сталь углеродистую и хромоникелевые стали. Выбор металла прежде всего определяется его коррозионной стойкостью в конкретной среде.

Неметаллические прокладки могут быть различной формы: плоские (применяются в большинстве разъемных соединений, т.к. не требуют большого усилия затяжки), круглого, профильного (в соединениях типа шип – паз) и др. В качестве материалов применяют резины, полиэтилен и полипропилен, хлорсульфированный полиэтилен, фторопласты и фторкаучуки, поливинилхлориды, полиизобутилен, полиамиды, текстолиты, асбесты и асботехнические материалы, кожу и специальные уплотнительные материалы (на основе асбеста и резины, бумаги и др.).

Выбор неметаллических материалов определяется прежде всего средой и температурой эксплуатации. Так, в окислительных средах возможно применение только фторопластов и асбестов. По температуре для большинства полимеров предельной являются 40 – 800С. Некоторые резиновые прокладки работают при температурах до 110 – 1300С. При более высоких температурах можно эксплуатировать асбест и асботехнические материалы (до 450 – 5000С), фторопласты (до 200 – 2500С), силиконовые каучуки (до 3000С). В условиях низких температур хорошо себя ведут прокладки из фторопласта – 4 (до – 2600С), силиконовых каучуков (до – 800С).

Комбинированные прокладки выполняют из различных материалов, при этом наружная оболочка обеспечивает химическую стойкость, а сердцевина – упругость.

У таких прокладок может быть:

- металлическая оболочка и неметаллическая сердцевина;

- неметаллическая оболочка и металлическая сердцевина;

- неметаллические оболочка и сердцевина.

К первой группе комбинированных прокладок относят асбометаллические. Оболочку у них изготавливают из отожженного листового алюминия, латуней или специальных сталей, а сердцевину – из асбестового картона или бумаги.

Ко второй и третьей группе относят комбинированные прокладки с оболочкой-чехлом из фторопласта – 4; сердцевиной могут служить асбест, резина, паронит, а также вкладыши из металлов.

1. Комбинированные материалы (бипластмассы): назначение, принципы формирования, химическая стойкость, основные свойства, области и условия применения, изделия.

2. Материалы, применяемые в качестве непроницаемого подслоя при футеровке химических аппаратов штучными изделиями: номенклатура, химическая стойкость, условия применения.

3. Количественная и качественная оценка химической стойкости силикатных материалов.

4. Количественная и качественная оценка химической стойкости пластмасс.

5. Внешние признаки химического взаимодействия неметаллических материалов с агрессивной средой.

26

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)