Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 2505
Скачать 0.86 Mb.
|
| Тема 2.2 Углеродистые и легированные стали. Чугуны Студент должен: знать: - характеристику и маркировку углеродистых сталей; - характеристику и маркировку легированных сталей; - классификацию сталей по их свойствам; - классификацию и маркировку чугунов; Общая характеристика сталей, их маркировка. Влияние на сталь углерода, марганца, кремния, серы, фосфора, газов, легирующих элементов. Классификация сталей по их свойствам: стали повышенной прочности, теплоустойчивые, жаростойкие, жаропрочные, нержавеющие. Биметалл. Классификация чугунов, их маркировка. Методические указания Сталь представляет собой железоуглеродистый сплав с содержанием углерода до 2,14%. Кроме углерода в стали находятся постоянные примеси: марганец, кремний, сера, фосфор. Углерод оказывает основное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода повышается твердость и прочность стали, уменьшается пластичность и вязкость. Марганец и кремний являются полезными примесями в стали. Их добавляют в сталь при ее выплавке для раскисления. Марганец устраняет также вредные сернистые соединения. Марганец и кремний растворяются в феррите и повышают его твердость и прочность, однако пластичность при этом снижается. Сера и фосфор являются вредными примесями в стали. Они попадают в сталь из руд и кокса. Сера вызывает красноломкость стали, а фосфор хладноломкость. Содержание серы в стали не должно превышать 0,06%, содержание фосфора в зависимости от качества стали не должно превышать 0,08%. Газы (азот, водород, кислород) частично растворены в стали и присутствуют в виде хрупких неметаллических включений — оксидов и нитридов. Примеси, концентрируясь по границам зерен в виде нитридов и оксидов, повышают порог хладноломкости, понижают предел выносливости и сопротивление хрупкому разрушению. Влияние растворов в стали водорода приводит к повышению хрупкости стали. В зависимости от назначения все углеродистые стали разделяются на две группы: конструкционные содержащие углерода до 0,7% и инструментальные содержащие углерода более 0,7%. Конструкционные стали подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные. Качественная конструкционная сталь содержат меньше вредных примесей (серы и фосфора) и применяются в основном для изготовления деталей машин. Инструментальная сталь также подразделяется на две подгруппы: качественные и высококачественные. Необходимо запомнить маркировку сталей в каждой подгруппе, знать примеры применения и среднее содержание углерода любой марки стали и уметь пользоваться ГОСТами. Легированной называют сталь, которая кроме железа и углерода содержит легирующие добавки — хром, никель, вольфрам, ванадий и др., а также марганец и кремний в повышенном количестве. Каждый легирующий элемент придает стали определенные свойства, например: хром увеличивает твердость, прочность, коррозионную стойкость; никель — высокую прочность, пластичность, повышает ударную вязкость, увеличивает прокаливаемость; Вольфрам резко увеличивает твердость и красноломкость; ванадий увеличивает плотность, измельчает зерна, повышает твердость и прочность; титан повышает прочность и пластичность стали, измельчает зерно, улучшает обрабатываемость и коррозионную стойкость; алюминий повышает жаростойкость и окал и постой кость. Легированные стали могут содержать одновременно несколько легирующих компонентов. Современные установки нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности характеризуются применением аппаратуры, работающей при высоких давлениях и температурах до 550-600ºС, с применением водорода и его соединений в качестве одной из реакционных сред. Для изготовления этой аппаратуры используют преимущественно хромистые, хромомолибденовые и хромоникелевые стали. В зависимости от основных свойств высоколегированные стали и сплавы подразделяют на следующие группы: 1 — коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии, межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др. 2 — жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550ºС, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии. 3 — жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течении определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью. Высоколегированные стали дороги, весьма дефицитны, поэтому часто в тех случаях, когда необходимо обеспечить коррозионную стойкость аппарата, его изготавливают из двухслойной листовой стали, в которой основным слоем является углеродистая или низколегированная сталь, а защитным (плакирующим) слоем — тонкий лист высоколегированной стали, стойкой к коррозии в данной среде. Двухслойные листы изготавливают горячей прокаткой заготовок, при которой основной и плакирующий слои хорошо сцепляются. Изучая легированные стали, нужно хорошо помнить о том, как влияют основные легирующие элементы на свойства стали; знать маркировку и примеры применения этих сталей. Особенно тщательно нужно разобраться в маркировке и применении специальных сталей: нержавеющих, кислотоупорных, жаропрочных. Наряду с углеродистыми сталями для изготовления оборудования нефтегазоперерабатывающих заводов используют различные виды конструкционного чугуна. Основные из них: серый чугун, ковкий и высокопрочный чугуны. Из чугуна изготавливают арматуру, фартинги трубопроводов, трубные решетки трубчатых печей, трубы конденсаторов и холодильников, иногда внутренние устройства аппаратов и другие детали. Изготавливают их литьем из серого, модифицированного, высокопрочного и специального чугунов. В отличие от стали чугуны маркируются не по содержанию углерода, а по их механическим свойствам. Вопросы для самоконтроля: 1. Как влияет углерод на свойства сталей? 2. Почему практически не применяется сталь, в которой углерода более 1,35%? 3. Как влияют основные постоянные примеси на свойства стали? 4. Как влияют фосфор и сера на свойства стали? 5. Какая разница в свойствах при одинаковом содержании углерода между сталью обыкновенного качества, качественной и высококачественной? 6. Перечислите марки углеродистой стали. 7. В каком состоянии находится углерод в белых и серых чугунах? 8. Как влияют основные примеси на свойства чугунов? 9. Как получают ковкий чугун? 10.Как влияют легирующие элементы на свойства легированных сталей? 11.Как влияет легирование стали на размеры и массу деталей машин и оборудования? Литература: [4], с. 9-60; [5], с. 75-88, 108-123. Тема 2.З Цветные металлы и сплавы Студент должен: знать: - свойства и марки цветных металлов и сплавов, используемых в нефтезаводском аппаратостроении. Медь и её свойства. Марки меди по ГОСТУ. Влияние примесей. Медные сплавы. Латуни. Механические свойства латуни. Марки латуней по ГОСТ. Свойства и применение латуней. Бронзы. Механические свойства бронзы в зависимости от содержания олова. Марки бронз по ГОСТ. Свойства и применение бронз. Алюминий и его сплавы. Дюралюминий. Антифрикционные сплавы. Антифрикционные сплавы на оловянистой, медной, алюминиевой, свинцовой и цинковой основах. Антифрикционные чугуны. Металлокерамические подшипниковые материалы. Область применения антифрикционных сплавов. Методические указания В нефтяном машиностроении цветные металлы и сплавы все чаще применяют для изготовления машин и аппаратов, работающих со средами средней и повышенной агрессивности и при низких температурах. Для изготовления аппаратуры медь применяют в виде листов и труб. Медная арматура может работать при температуре до 250С; при более высоких температурах прочность меди значительно снижается. С понижением температуры механические свойства меди, наоборот, улучшаются, поэтому ее применяют для изготовления аппаратов, работающих при температурах до - 250C. Медь стойка против атмосферной коррозии, но при температуре выше 180ºС она начинает окисляться. Медь стойка к серной кислоте и щелочам в отсутствии воздуха, но не проявляет коррозионной стойкости к азотной кислоте, аммиаку, влажному сероводороду, сухому хлору. Латуни широко применяют для изготовления теплообменной аппаратуры. Они стойки в среде чистого кислорода, однако в растворах кислот быстро разрушаются. Нельзя применять латуни для аппаратов, соприкасающихся с аммиачными растворами, хлоридами железа и меди. Из бронзы изготавливают вкладыши подшипников скольжения. Из алюминия изготавливают теплообменники, сосуды, аппараты, трубопроводы. Максимально допустимая температура стенки аппаратов 150ºС. Прочность алюминия невысока, поэтому аппараты, изготовленные из алюминия, не могут работать при высоких давлениях. Антифрикционными называют сплавы, предназначенные для повышения срока службы трущихся поверхностей, механизмов и машин. Антифрикционные сплавы применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения. Распространены следующие антифрикционные материалы: сплавы на основе олова и свинца - баббиты, сплавы меди, алюминия, цинка, специальные (антифрикционные) чугуны. При повышенном давлении и больших скоростях для изготовления вкладышей подшипников используют оловянные, оловянно-свинцовые, свинцовые бронзы, некоторые виды безоловянных бронз, а также латуни. Они применяются в подшипниках дизелей, авиационных двигателях, мощных турбинах. Сплавы на основе алюминия применяются, главным образом, в виде биметалла сталь-алюмииевый сплав с антифрикционными свойствами. В зависимости от химического состава различают две группы сплавов. 1. Сплавы алюминия с сурьмой, медью и другими элементами, которые образуют твердые фазы в мягкой алюминиевой основе. 2. Сплавы алюминия с оловом и медью. Изготавливают три типа антифрикционного чугуна: серый, высокопрочный с шаровидным графитом и ковкий. Антифрикционный чугун идет на изготовление червячных зубчатых колес, направляющих для ползунов деталей машин, работающих в условиях трения. Металлокерамические сплавы получают прессованием и склеиванием порошков бронзы или железа с графитом (1-4%). Пористость сплава 15-30%. После спекания сплавы пропитывают минеральными маслами, смазками или масло-графитовой эмульсией. Сплавы хорошо прирабатываются к валу, а наличие смазки в порах способствует снижению износа подшипника. Вопросы для самоконтроля: 1. Укажите свойства и области применения меди. 2. Какой сплав называется латунью? Как изменяются механические свойства латуней в зависимости от содержания цинка? 3. Как маркируются латуни? Напишите наиболее распространённые марки латуней и укажите области их применения. 4. Почему медь и ее сплавы являются незаменимым материалом для холодильной техники? 5. Какой сплав называется бронзой? 6. Приведите примеры применения латуней и бронз в аппаратостроении. 7. Укажите свойства и области применения алюминия 8. Какой сплав называется дюралюминием? Укажите его марки и применение. 9.Какой сплав называется силумином? 10.Какие требования предъявляются к антифрикционным сплавам? 11.Какне сплавы называются баббитами Литература: [4], с. 61-100; [5], с. 124-132. Тема 2.4 Неметаллические материалы Студент должен: знать: - различные виды и свойства неметаллических материалов, используемых на нефтегазоперерабатывающих предприятиях; уметь: - выбирать прокладочные и уплотняющие материалы в зависимости от рабочих условий и согласно справочной литературе. Прокладочные и уплотняющие материалы: резина, паронит, асбест, картон, фторопласт, фибра, пластикат, кожа, прорезиненные ткани. Применение металлических прокладок в аппаратуре. Набивочные материалы. Асбестовая пряжа, пеньковая и льняная пряжа; шелковые набивки; прорезиненные, металлические, графитовые набивки. Сальниковые и монтажные уплотнения. Выбор уплотняющих материалов в зависимости от температуры, давления и свойств агрессивных средств. Пластмассы. Основные физико-механические свойства пластмасс, их классификация. Применение керамики. Химическая стойкость каменно-керамических изделий. Применение кислотоупорной керамики для химической аппаратуры. Кислотостойкие замазки на основе жидкого стекла. Кислотоупорный цемент и андезит, их состав, механические свойства и химическая стойкость. Кислотоупорный бетон. Полимербетон. Область применения химически стойких бетонов, цементов и замазок. Каменное литье. Материалы для футеровки нефтезаводской и химической аппаратуры. Стеклоткань и стекловолокно. Область применения. Натуральный и синтетический каучуки. Свойства технического каучука. Основные виды резины. Физико-механические и антикоррозионные свойства мягкой резины. Резинотехнические изделия и область их применения. Графит и графитовые изделия. Графит как конструкционный материал. Пропитанный и порошковый графит. Графитопласты. Применение угольных и графитовых изделий в теплообменной аппаратуре и в установках для высокотемпературных процессов. Текстильные материалы. Требования, предъявляемые к фильтрующим и текстильным материалам, применяемым в аппаратах химической промышленности. Химическая стойкость тканей. Хлопчатобумажные ткани: бельтинг, ткани для резиновых рукавов, рукавных фильтров. Суконные и фильтрующие ткани. Ткани из лавсана и капрона, их химическая стойкость и применение. Лакокрасочные покрытия, их применение. Методические указания При изготовлении химического оборудования все чаще применяют неметаллические материалы. Во многих случаях они заменяют дефицитные высоколегированные стали и цветные металлы, что объясняется их высокими эксплуатационными свойствами и, прежде всего антикоррозионными. Неметаллические материалы используются в качестве самостоятельных конструкционных материалов, а также применяются для изготовления стойких к воздействию сильно агрессивных сред поверхностей металлического оборудования. Широко применяются и неметаллические материалы неорганического и органического происхождения, а также их комбинации. Резина и эбонит применяется, в основном, для гуммирования поверхностей аппаратов. Марку резины или эбонита выбирают в зависимости от условий, в которых будет работать гуммнрованный слой, и от поверхности, на которую он наносится. Наиболее часто применяют резины марок: 4849, 4476, 829, ИРП — 1025, 8ЛТИ; эбониты марок: 1726, ИРП1213, 2109, 1814; полуэбонит марки 1751. Широко применяются материалы органического происхождения. Полиэтилен, обладающий хорошей адгезией к металлам, что позволяет использовать его в качестве антикоррозионного футеровочного материала для стальных аппаратов, работающих при температуре до 50 С. Применяются также для изготовления трубопроводов. Полипропилен значительно тверже полиэтилена и может применяться для изготовления деталей аппаратов, футеровки и трубопроводов, работающих при температуре от - 10º С до +100ºС. Порошкообразный пропилеи для газопламенного и вихревого напыления защищаемых от агрессивных сред стальных поверхностей. Полиизобутилен — мягкий, эластичный футеровочный материал, применяемый для защиты от агрессивных сред стальных и алюминиевых поверхностей аппаратов, работающих при температуре до 100'С. Легко сваривается и склеивается. Широко применяются для защиты химических аппаратов лакокрасочные покрытия. Лакокрасочные покрытия состоят из смеси основного пленкообразующего вещества с растворителями, пластификаторами и пигментами. Для аппаратов применяют грунты, шпатлевки, лаки и эмали. Марки покрытия выбирают в зависимости от его назначения и условий эксплуатации. Высокой коррозионной стойкостью отличаются эмалевые покрытия. Они представляют собой тонкий слой стеклообразной массы, нанесенной на металлическую поверхность и обожженной при температуре 800 - 900'С. Пластмассы, резина, полиизобутилен и материалы на основе графита широко применяются в химическом машиностроении. Пластмассы обладают высокой стойкостью, во многих случаях они оказываются хорошими заменителями металлов. Пластмассы подразделяют на термопластические и термореактивные. Термопластические размягчаются при нагревании и снова застывают при охлаждении. Термореактивные при нагревании не размягчаются. Из многочисленных пластических масс в химическом машиностроении применяются фаолит, винипласт, полиэтилен, фторопласт-4. Фаолит изготавливают из резольной смолы и наполнителя. В зависимости от рода наполнителя различают фаолит марки А ( асбестовый наполнитель ) и марки Т (наполнитель - графит и асбест). Это вид пластмассы выпускается в виде отвержденных труб и сырых листов толщиной до 20мм, из которых при помощи штампов и моделей формируют изделия. Он является термореактивной пластмассой. При нагревании до 120ºС - 130ºС сырой фаолит затвердевает и приобретает достаточную механическую прочность. Он устойчив к растворам различных минеральных и органических кислот и ко многим органическим растворителям. В щелочных средах фаолит нестоек. Температурные пределы его применения от - 30ºС до +130ºС. В сыром виде его можно легко формировать и резать ножом. Отвержденный фаолит можно склеивать фаолитовой замазкой. При чем, после отверждения получается прочный и плотный шов. Из фаолита изготовляют емкостные и колонные аппараты, ванны, трубопроводы, газоходы. Винипласт — термоплавкая пластмасса — выпускается в виде труб, стержней, листов толщиной до 20 мм. Температурные пределы его применения -10ºС до +60ºС. Винипласт хорошо поддается всем видам обработки: легко гнется, штампуется в горячем состоянии, обрабатывается на станках. Из винипласта изготавливают небольшие аппараты, электролизные ванны, трубопроводы, воздуховоды, отдельные детали аппаратов. Недостатком этого материала является низкая механическая прочность, хрупкость и малые температурные пределы применения. Полиэтилен также представляет собой термоплавкую пластмассу. Его термическая стойкость и термостойкость такая же, как у винипласта. Он также поддается механической обработке, штамповке, сварке. Термостойкость его не превышает б0ºС. Из полиэтилена изготавливают небольшие аппараты, трубопроводы, воздухов оды, Весьма перспективным материалом является полипропилен, у него температурные пределы до 150'С. Фторопласт химически стоек почти во всех кислотах и растворителях и теплостоек до 300С. Фторопласт выпускают в виде труб, стержней, болванок, пластин. Из фторопласта делают детали аппаратов, прокладки. Имеется опыт изготовления из фторопласта целых небольших аппаратов. Фторопласт имеет низкий коэффициент трения, поэтому его успешно применяют в качестве сальниковой набивки для подвижных соединений и втулок подшипников с небольшой нагрузкой. Материалы на основе графита также применяются в химическом машиностроении. Графит обладает высокой химической стойкостью и теплостойкостью. Он отличается пористостью, поэтому для получения плотных изделий его пропитывают смолами. Вместе с ним применяют изделия, прессованные из смеси графитового порошка с различными смолами. Одним из таких материалов является антегмит (АТМ) — графитовый материал, представляющий собой композицию графита и фенолформальдегидной смолы. Важное преимущество графитовых материалов по сравнению со всеми остальными неметаллическими материалами — высокая теплопроводность, что дает возможность применять их для теплообменных элементов. Из пропитанного графита и прессованных материалов на основе графита изготавливают трубы, футеровочные плиты, корпуса насосов, теплообменники различных типов: трубчатые, блочные, пластинчатые. Силикатные материалы содержат различные соединения кремния с другими элементами. По назначению силикатные материалы условно разделяют на керамические и огнеупорные материалы, стекло, вяжущие вещества, бетоны. Для футеровки химических аппаратов применяют диабазовые и керамический кирпич, плитки АТМ, естественные кислотоупорные материалы, кислотоупорный бетон. В качестве вяжущего материала используют диабазовую и андезитовую замазки и замазку "арзамит". Конструкцию футеровки и вид материала выбирают в зависимости от среды, условий работы и размеров аппарата. Диабазовую керамическую плитку укладывают в два слоя на диабазовой или андезитовой замазке, а в щелочных и переменных средах — верхний слой укладывают на замазке " арзамит ", т.к. диабаз оная и андезитовая замазки не стойки в щелочной среде. Диабазовая плитка более плотная по сравнению с керамической и лучше противостоит истиранию. Размер наиболее часто применяемых диабазовых плиток 180 х 115 х 18, керамических 130 х 150 х 25. Таким образом, толщина футеровки в два слоя (с учетом замазки) равна примерно 50-60мм. Замазки, применяемые при футеровке, не обеспечивают абсолютной непроницаемости. Если возникает опасение, что проникшая через швы агрессивная жидкость может вызвать разрушение аппарата, то под футеровку укладывают непроницаемый подслой из резины, полиизобутилена или других органических непроницаемых материалов. Эмалированную аппаратуру применяют при обработке агрессивных веществ, а также для процессов, требующих особой чистоты продукта. Эмалированные теплообменные элементы незаменимы при работе с особо агрессивными средами, в которых корродирует большинство металлов. Процесс эмалирования заключается в нанесение на поверхность изделия смесей, состоящих из кварцевого песка, полевого шпата, соды и других веществ. После нанесения смеси изделия обжигают при температуре 700' — 900'С. Вещества сплавляются и образуют прочную, стекловидную корку. Оборудование под эмалирование делают из чугуна или малоуглеродистой стали, конструкция должна быть простой с плавными очертаниями, для этого внутреннюю поверхность тщательно очищают, а сварные швы и острые углы опиливают. Эмалевые покрытия стойки в растворах кислот (кроме плавиковой), имеются сорта щелочестойкой эмали. Термостойкость эмали 200º— 250ºС. Недостатком эмалевого покрытия является его непрочность. Повреждение в одном месте приводит к быстрому разрушению эмали по всей поверхности. Эмалированные аппараты чувствительны к сильному охлаждению, поэтому их нельзя хранить зимой под открытым небом. Кислотоупорные керамические изделия изготавливаются из специальных сортов глины путем формования и последующего обжига. Керамические изделия устойчивы к действию кислот, ко всем органическим растворителям. Изделия являются долговечными и разрушаются обычно не в результате коррозии, а в следствие механического разрушения. Из керамики изготовляют небольшие колонные аппараты, трубопроводы и трубопроводную аппаратуру. Стекло обладает высокой химической стойкостью к минеральным кислотам (за исключением плавиковой кислоты). Из него изготавливают небольшие аппараты, предназначенные, в основном, для переработки особо чистых веществ. Широкое применение в химической, пищевой и фармацевтической промышленности нашли стеклянные трубы. Недостаток стекла, как конструкционного материала — хрупкость и чувствительность к резким колебаниям температуры. Различают стекло силикатное, выдерживающее температуру до 400ºС, кварцевое, которое применяется до 1000ºС. Фарфор обладает высокой химической стойкостью и нечувствителен к резким колебаниям температуры, из фарфора изготавливают насосы, вентили, насадочные кольца. Плавленый диабаз отличается высокой стойкостью к кислотам и истиранию. Из него изготовляют шары для мельниц, спускные желоба и другие изделия, из которых требуется высокая стойкость к абразивному износу. Вопросы для самоконтроля 1. Какие пределы применения по давлению и температуре имеют резина, паронит, фторопласт? 2. Какие набивочные материалы должны применяться при рабочей температуре свыше 200ºС? 3. Приведите пределы применения пластмасс, резины, используемых в качестве антикоррозионных покрытий. 4. Почему пропитанный графит применяется для изготовления теплообменных аппаратов в химической промышленности? Литература: [4], с. 117-179. |
Похожие:
 | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... ... |  | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 080114 Экономика... |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания составлены в соответствии и примерной (рабочей) программой профессионального модуля пм. 03. Выполнение работ... | | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Методические указания учебной дисциплины разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее –... |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Методические указания учебной дисциплины разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее –... | | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Методические указания учебной дисциплины разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее –... |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... ПМ. 01. Обеспечение реализации прав граждан в сфере пенсионного обеспечения и социальной защиты | | Методические указания и контрольное задание для студентов-заочников... Методические указания и контрольное задание для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования... |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа | | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа |
| Методические указания и контрольные задания могут быть рекомендованы... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования | | Методическое пособие по дисциплине «Английский язык» Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учебных учреждений спо |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Технология и организация строительного производства» предназначена для реализации государственного требования к минимуму содержания... | | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования | | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... |
