\ \ \ Аппаратостроение с футеровкой из плавких листовых фторполимеров

Аппаратостроение с футеровкой из плавких листовых фторполимеров

истовые фторполимерные покрытия из плавких материалов PVDF (фторопласт-2М), ECTFE, FEP (фторопласт-4МБ), PFA (фторопласт-50) используются для футеровки оборудования, емкостей, резервуаров, колонн, реакторов, теплообменного оборудования. Обладая высокой химической стойкостью, возможностью использования покрытий при высоких (до плюс 250°С) температурах, данные покрытия и изделия находят широкое применение в различных отраслях промышленности.

Благодаря тому, что листы из таких материалов как PVDF, ECTFE, FEP, PFA легко свариваются между собой, можно делать покрытия для оборудования со сложными геометрическими формами.
Покрытие из листов может свободно крепиться или приклеиваться к резервуарам и колоннам.

Приклеивание

В производстве оборудования, которое эксплуатируется при низких температурах, используется преимущественно покрытие из фторполимеров, которое соединяется с металлической основой. При этом обшивочные пленки или панели с одной стороны дублируется синтетическими тканями и при помощи клеящих материалов, обладающих химической и термической устойчивостью, приклеиваются к стенкам аппаратов. Затем края панелей свариваются для дополнительной герметичности. Важным преимуществом данного антикоррозионного покрытия является также его устойчивость к вакууму.

Адгезионнная прочность склеенного шва составляет не менее 15 кг/см2. Выбор клея определяется условиями эксплуатации изделия и требованиями к клеевому соединению.

Свободное крепление

Если рабочая температура поднимается выше плюс 150°С, обычно применяется технология крепления покрытия типа "свободная рубашка". При этом покрытие, изготовленное из фторполимера, монтируется к прибору или резервуару без жесткого крепления к стальной конструкции. Футеровка емкостей листами из PVDF (фторопласт-2М) ,ECTFE, FEP (фторопласт-4МБ), РFА (фторопласт-50), выполняется в виде свободных сварных вкладышей, помещаемых в защищенную емкость и дальнейшего придания формы полимеру в виде отбортовок на металлические фланцы корпуса и штуцеров.

В качестве необходимых точек крепления обычно используются фланцы, эластичный фторполимер загибается при помощи специальной технологии на этих участках на поверхность фланца и после монтажа обшивки служит также материалом уплотнения.

Основные параметры и размеры аппаратов

Наименование параметра
Значение
Давление рабочее, МПа (кгс/см2)
до 0,12 (1,2)
Температура стенки, находящейся под давлением, минимально допустимая, °С
минус 70° С
Температура стенки, максимально допустимая,°С
плюс 150° С
Наименование рабочей среды
Практически любая
Высота аппарата, мм
до 30000
Диаметр аппарата, мм
любой
Тип конструкции аппарата
Горизонтальный,
вертикальный
Тип конструкции крышки и днища
Плоские, эллиптические

Основные свойства плавких фторполимеров, применяемых для защиты оборудования:

Показатель
Ед. измерения
PVDF
Ф-2М
ECTFE
FEP
Ф-4МБ
PFA
Ф-50
Плотность
г/см3
1,78
1,69
2,15
2,15
Относительное удлинение при разрыве
%
200
200
240-350
300
Твердость по Шору (шкала D)
77-80
75
55
55
Коэффициент линейного термического расширения материала
10-5 К-1
12,5-14
7
10
14
Температура плавления
°С
175
240
275
305
Интервал рабочих температур
°С
от -40°С
до +150°С
от -76°С
до +160°С
от -190°С
до +205°С
от -196°С
до +260°С
Удельное объемное электрическое сопротивление
Ом*см
5*1014
1015
1016
1018

Поливинилиденфторид (PVDF) и его российский аналог Фторопласт-2М (Ф-2М) – является основным и самым распространённым термопластичным фторопластом.
PVDF отличается от других фторопластов самой большой прочностью, твердостью (до 90 МПа по Бринеллю), не хладотекуч под действием нагрузки, обладает повышенной упругостью, стойкостью к абразивному износу, истиранию, прорезанию, а также устойчивостью к воздействию ультрафиолетовой и ионизирующей радиации. Фторопласт-2М – трудногорючий материал. Диапазон рабочих температур – от минус 400 до плюс 1500 С.

PVDF стоек к кислотам, щелочам, сильным окислителям, галогенам и большинству органических соединений. Исключение составляют олеум и другие сульфирующие агенты при высоких температурах, а также ацетон и другие полярные растворители (диметилформамид, диметилацетамид, диметилсульфоксид) и первичные амины (бутиламин и др.). Разрушающее напряжение при растяжении плёнок PVDF после выдержки в течение месяца в концентрированных кислотах, щелочах, перекиси водорода, четырёхокиси азота, хлора и брома, триэтиламина, изооктана, трихлорэтилена и других растворителях почти не изменяется.
Из термопластичных фторполимеров PVDF является наиболее дешевым, он легко сваривается и перерабатывается из расплава всеми известными для термопластов способами при сравнительно невысоких температурах (от 1800 до 240 0С).

Материал идеально подходит для защиты от коррозии в химической, обрабатывающей отраслях промышленности и для применения в особо чистых производствах типа фармацевтического, пищевого, полупроводникового, атомной энергетике. Очень широкое применение в промышленности находят листовые покрытия из ПВДФ, используемые для футеровки различных, особенно крупногабаритных, химических объектов, реакторов, емкостей, фильтров и т.д.

Этилен-хлортрифтороэтилен (ECTFE), российских аналогов не имеет.

ECTFE – обладает всеми свойствами (PVDF), но в отличие от него имеет больший диапазон рабочих температур – от минус 76° до плюс 160 °С и более химически стоек, в особенности к высококонцентрированным продуктам.

Ниже приведём основные из его достоинств:

- Очень хорошая химическая стойкость, даже при использовании высококонцентрированных химических соединений.
- Чрезвычайно низкая диффузионная проницаемость.
- Достаточно большое относительное удлинение при разрыве (по сравнению с PVDF).
- Стабильность физических свойств материала даже при длительном контакте с хлором и хлорсодержащими материалам.
- Рабочий диапазон температур – от минус 76° до плюс 160°С.
- Хорошие диэлектрические свойства.
- Низкий показатель линейного расширения.

Можно с уверенностью сказать, что после PVDF данный материал занимает второе место по объему применения его в качестве антикоррозионных покрытий для защиты химической арматуры и оборудования.

Тетрафторэтилен-гексафторпропилен (FEP), российский аналог Фторопласт-4МБ

Фторопласт-4МБ (FEP) – полностью фторированный сополимер, обладающий превосходной химстойкостью в широком диапазоне температур и давлений, исключение составляют расплавы щелочных металлов, фтор при повышенной температуре и фторирующих агентов типа СIF3 и OF2.

Высококонцентрированные кислоты, щелочи и окислители не вызывают набухания и изменения прочностных свойств сополимера. Диффузионная проницаемость газов и жидкостей через плёнку из фторопласта – 4 МБ (FEP) очень незначительна, меньше, чем у фторопласта – 4, а также необходимо отметить, что он нерастворим ни в одном из известных растворителей.
Фторопласт – 4МБ (FEP) также отличается высокими диэлектрическими характеристиками, мало зависящими от температуры и частоты тока, достаточной прочностью, он существенно не отличается по механическим свойствам от фторопласта – 4, но обладает меньшей хладотекучестью, имеет превосходную атмосферостойкость.

Интервал рабочих температур эксплуатации от минус 190° до плюс 205 °С

Материал поддаётся термоформованию и может быть легко сварен с помощью обычного оборудования для сварки полимеров.
Фторопласт – 4МБ применяется для футеровки изделий, работающих в особо агрессивных средах, имеющих высокие температуры, при строительстве резервуаров и емкостей, для которых применяются очень критические требования по срокам службы и наиболее чрезвычайные эксплуатационные режимы.

Перфторвинилэтер (PFA), российский аналог – Фторопласт-50 (Ф-50)

Ф-50 (PFA) – перфторированный сополимер, аналогичный по свойствам ПТФЭ (Фторопласт-4), но обладающий, в отличие от него, способностью перерабатываться из расплава. По механической прочности при высоких температурах и радиационной стойкости Ф-50 превосходит Ф-4, при этом практически не уступает ему по химстойкости, диэлектрическим свойствам, имеет очень широкий диапазон рабочих температур (от минус 196° до плюс 260°С). Наряду с этим Ф-50 обладает эластичностью, стойкостью к многократным перегибам, но в тоже время нехладотекуч. Отличные диэлектрические свойства и высокая технологичность переработки делают Ф-50 незаменимым материалом для производства литьевых изделий.