завод взрывозащищенного
оборудования
оборудования
Алюминий является одним из наиболее широко используемых материалов в производстве взрывозащищенного оборудования.
OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» приложил огромные усилия в исследовании алюминиевых сплавов и технологических методов их обработки. Алюминий обладает высокой устойчивостью к коррозии, поэтому известен как наиболее эффективный и универсальный материал во многих областях применения. Он намного легче чугуна, вследствие чего удобнее размещать электрооборудование. Алюминий устойчив к коррозии и не нуждается в защите своей поверхности, в отличие от чугуна, требующего оцинковки и окрашивания. Также алюминий намного дешевле, чем нержавеющая сталь. Механические свойства литых алюминиевых сплавов являются более чем удовлетворительными для обеспечения взрывозащиты электрооборудования.
После долгих лет исследования стало известно, что именно содержание меди в сплаве вызывает коррозию в присутствии электролита.
Алюминиево-магниевые сплавы обладают самой лучшей устойчивостью к коррозии, поэтому их чаще всего используют в кораблестроении. Однако, данные сплавы непригодны для взрывозащищенных коробок или деталей, используемых в потенциально взрывоопасных зонах. Причиной этого является то, что алюминиево-магниевые сплавы вызывают искру при трении о металлические предметы инструменты. Фактически, магний легко воспламеним, и его присутствие в сплаве создает риск, что неприемлемо на взрывоопасных предприятиях с взрывоопасными зонами. Cтандарты по взрывозащите допускают содержание магния в алюминиевых сплавах до 6%. Этот допуск достаточно высок, потому что даже небольшое процентное содержание магния может вызвать искру при трении о поверхность коробки.
В настоящее время OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» использует коррозионностойкий модифицированный алюминиево-кремниевый сплав с процентным содержанием кремния от 7% до 14%, в зависимости от технологии литья. Медь присутствует только в качестве примеси и первичные сплавы могут содержать максимум 0,05% меди в слитках и 0,1% в отливке. Железо присутствует только в качестве примеси и первичные сплавы могут содержать максимум 0,15% железа в слитках и 0,4% в отливке. Данные сплавы гарантируют полную защиту от коррозии в любой окружающей среде.
Алюминий и его сплавы характеризуются хорошей устойчивостью к коррозии в различной окружающей среде.Несмотря на то, что алюминий – химически активный металл, он остается устойчивым благодаря образованию защитной оксидной пленки на поверхности. Если эта пленка разрушается, то она мгновенно самовоспроизводится, и ее толщина составляет от 50 до 100 мкм. Пленка становится толще, если она находится в чрезвычайно коррозийной атмосфере или подвергается искусственным методам воздействия, как например, анодирование. При случайных повреждениях поверхности пленка автоматически восстанавливается. Коррозия алюминия и его сплавов вызвана условиями, которые способствуют механическим повреждениям защитной пленки или химическими условиями, которые повреждают определенную область пленки и сокращают количество кислорода, необходимого для самовосстановления пленки. Эта защитная оксидная пленка обычно устойчива в водных растворах с уровнем рН от 4.5 до 8.5 и не разрушается под воздействием кислот и щелочных растворов, таких как азотная кислота, уксусная кислота, силикат натрия или гидроксид аммония.
Как и в случае с другими металлами, явление коррозии связано с прохождением тока между анодной и катодной зонами, то есть с разным потенциалом между зонами. Структура и размер коррозии зависят от различных факторов, таких как структура микрокомпонентов, их локализация и качество. Чистый алюминий обладает самой лучшей устойчивостью к коррозии. Присутствие примесей на поверхности или внутри металла может значительно снизить устойчивость к коррозии.
Стойкость различных материалов к самым распространенным агрессивным факторам
Эксплуатационные характеристики Exd-оболочек с поверхностью «Взрыв» из различных материалов
Для литья алюминия обычно используется три вида сплавов:
- Алюминий-Медь
- Алюминий-Магний
- Алюминий-Кремний
Исключая первые два сплава по причинам, упомянутым ранее, перейдем непосредственно к алюминиево-кремниевым сплавам. Данная категория включает алюминиевые сплавы для литья, используемые в различных сферах. Для этих сплавов характерно содержание кремния от 7% до 14%, и они используются без меди, что гарантирует хорошую жидкотекучесть, среднюю механическую устойчивость и устойчивость против коррозии. Добавление небольшого количества магния в сплав для улучшения термообработки приводит к ухудшению его антикоррозионных свойств.
Сплавы Al Si являются одними из лучших сплавов, которые используются при литье алюминия, так как они обладают ценными качествами, необходимыми для литья:
- Довольно высокая механическая устойчивость
- Хорошая ковкость
- Хорошая плотность
- Устойчивость против коррозии
Некоторые данные свойства лишь потенциально содержатся в сплавах Al-Si. Чтобы повысить эффективность данных свойств, необходима специальная обработка.
Так же необходимо уделить внимание обработке алюминиевого кремниевого сплава - технологии литья. Ряд компаний в рекламных целях пишут, что используют для изготовления своих изделий литье под давлением и сплав АК12 (AЛ2). Надо заметить, что такой сплав довольно хрупок, если не использовать специальную технологию , иначе изделие получается хрупкое и не может использоваться для взрывобезопасного оборудования. Поэтому OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» применяет специальную технологию литья (сложная система охлаждения и газации изделия ) получая коррозионностойкий модифицированный алюминиевый сплав, что позволяет использовать изделия в морской среде.
Эксплуатационные характеристики Exd-оболочек с поверхностью «Взрыв» из различных материалов
Чтобы правильно понять смысл модификации на физическом и механическом уровнях, достаточно проанализировать разницу структуры на микрографии до и после обработки. Если посмотреть на микрографии, можно увидеть улучшенное качество измененной структуры сплава снизу, в сравнении с грубой структурой неизмененного сплава сверху.
Не модифицированный алюминиевый сплав в изделиях других производителей
Коррозионностойкий модифицированный алюминиево-кремниевый сплав, устойчивый к солевому туману и другим химическим веществам, в том числе устойчивый к парам сероводорода и соляной кислоты, к солевым и кислым рудничным водам, в изделиях OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ»
Модификация - изменение наноструктуры сплава. Особенность данной модификации - получение сплавов без добавления модификаторов и примесей: железа, магния или меди, по специальной технологии литья OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» . Позволяет отказаться от нержавеющей стали (кроме марки 03Х17Н13М2 по ГОСТ 5632-72 (AISI 316L))
В неизмененной структуре можно увидеть большие многогранные первичные кремниевые кристаллы в окружении улучшенных, но меньших по размеру игольчатых образований Al-Si эвтектики. На фоне виден грубый матрикс фазы а (твердый раствор Кремния в Алюминии). Структура выглядит неровной, и ее составляющие расположены хаотично. Можно сделать вывод, что большие размеры и острые концы данных образований приводят к непредсказуемым анизотропным характеристикам.
Измененная наноструктура не имеет больших кристаллов кремния, в то время как твердая структура представлена в виде дендритов, смешанных в массе мелких эвтектических образований, которые имеют шаровидную форму при увеличении под микроскопом. Следовательно, мы можем прийти к выводу, что обработка модификацией влияет на структуру Al-Si сплава и придает эвтектическим образованиям улучшенную шаровидную структуру.
Выбор вида модификации в отливке алюминия остается самым спорным вопросом. Это зависит от ряда причин: от технологии, которую требует данный вид модификации до его воздействия на характеристики литья, также как и от экономических факторов и влияний окружающей среды.
Доэвтектические сплавы с процентным содержанием кремния менее 13% могут изменяться с добавлением точного количества натрия или стронция, они оба улучшают эвтектику. Добавление кальция и сурьмы в некоторых случаях может оказаться очень полезным. В доэвтектических сплавах структура отливки улучшается посредством изменения неэвтектических кремниевых кристаллов и с добавлением фосфора.
Измененная наноструктура не имеет больших кристаллов кремния, в то время как твердая структура представлена в виде дендритов, смешанных в массе мелких эвтектических образований, которые имеют шаровидную форму при увеличении под микроскопом. Следовательно, мы можем прийти к выводу, что обработка модификацией влияет на структуру Al-Si сплава и придает эвтектическим образованиям улучшенную шаровидную структуру.
Существуют так же коррозионно стойкоие алюминиево-кремниевые сплавы с добавлением титана, например GAS 7. Данный тип сплава по механическим свойствам имеет малую чувствительность к влиянию внешних концентраторов напряжений при циклических нагрузках, и высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях деталей а так же хорошую равномерную теплопроводность.
Изделия из алюминиево-кремниевого сплава, марка вторичного аллюминия |
Содержание примесей, способствующих коррозии, % |
Содержание примесей, способствующих возникновению искры, % |
||||
Cu (допустимо 0,1%) |
Mn (допустимо 0,5%) |
Fe (допустимо 0,7%) |
Zn (допустимо 0,1%) |
Pb (допустимо 0,05%) |
Mg | |
| АК9 (сплав) | 1 | 0,5 | 0,8 | 0,5 | <0,01 | 0,45 |
| АК7 (сплав) | 1,5 | 0,6 | 1 | 0,5 | <0,01 | 0,55 |
| АК12(АЛ2) (сплав) | 0,6 | 0,5 | 0,7 | 0,3 | <0,01 | 0,1 |
| AlSi12 (сплав) | 0,1 | 0,55 | 1,3 | 0,15 | <0,01 | 0,1 |
| EN AC - AlSi12(Fe) (сплав) | 0,1 | 0,55 | 1,0 | 0,15 | <0,01 | 0,1 |
| AlSi9MnMg (сплав) | 0,1 | 0,8 | 0,7 | 0,10 | <0,01 | 0,5 |
| LM24 (сплав) | 4,0 | 0,5 | 1,3 | 3,0 | 0,3 | 0,3 |
| AlSi13Fe (сплав) | 0,1 | 0,55 | 1,3 | 0,15 | <0,01 | 0,1 |
| Gas 7 (сплав) | 0,1 | 0,4 | 0,15 | 0,1 | <0,01 | 0,4 |
| АК12оч (сплав) | 0,02 | 0,03 | 0,20 | 0,04 | <0,01 | 0,1 |
| AlSi13 (сплав) | 0,1 | 0,4 | 0,7 | 0,1 | <0,01 | 0,1 |
| LM6 (сплав) | 0,1 | 0,4 | 0,7 | 0,1 | <0,01 | 0,1 |
| OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» (готовое изделие) | 0,1 | 0,4 | менее 0,4 | 0,1 | <0,01 | 0,1 |
При выборе материалов необходимо учитывать различные факторы окружающей среды. Окружающую среду (где используется наша продукция) сложно контролировать. Речь не идет об известных потенциальных угрозах во взрывоопасных зонах (что можно контролировать при помощи лабораторных испытаний и гарантийных сертификатов), проблема заключается в разрушениях, вызванных чрезвычайно опасными производствами, как например, химическими и нефтехимическими заводами. Устойчивость материалов к коррозии - относительный фактор, так как он зависит от условий окружающей среды, что значительно влияет на природу разрушения. Именно поэтому OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» постоянно проводит испытания своей продукции, а также глубоко исследует устойчивость материалов во внешней среде. Это способствует выбору подходящего материала на основании объективного исследования и гарантирует надежность изделия в течение долгого времени.
| Чугун/сталь | Пластик | Нерж. сталь 08Х18Н10 | Коррозионно-стойкая нержавеющая хромо-никелевая литейная сталь OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» |
Алюминиевый сплав (содержание медь>0,1%, железо>0,7%, магний>0,1%) |
Коррозионно-стойкий модифицир. алюминиевый сплав (содержание медь≤0,1%, железо≤0,4%, магний≤0,1%) OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» |
||
| Средний срок службы корпуса, года | 20 | 4 | 25 | 30 | 5 | 25 | |
| Ср. срок службы поверхности «Взрыв», года | Наружная установка | 3 | - | 15 | 30 | 2 | 20 |
| Внутренняя установка | 5 | 3 | 20 | 30 | 4 | 25 | |
| Возможность восстановления (шлифовки) поверхности «Взрыв» | + | - | - | - | - | - | |
| Себестоимость производства корпусов | низкая | средняя | высокая | высокая | низкая | средняя | |
| Себестоимость установки Ех-компонентов | высокая | низкая | очень высокая | очень высокая | средняя | низкая | |
| Возможные размеры корпусов | большие | малые | большие | большие | средние | большие | |
| Масс а корпусов | большая | малая | большая | большая | средняя | малая | |
| Рассеиваемая мощность | высокая | низкая | средняя | средняя | максимальная | максимальная | |
| Применение в морских условиях | - | - | + | + | - | + | |
Срок службы поверхности «Взрыв» определяет длительность применения Exd-оболочек во взрывоопасной зоне.
Стойкость различных материалов к самым распространенным агрессивным факторам...>>