СОСТАВ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ СТАЛЬНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ
COMPOSITION OF GLASS-CRYSTAL COATING FOR STEEL CHEMICAL EQUIPMENT

Изобретение относится к области получения высококремнеземистых эмалевых покрытий для стальной химической аппаратуры, обладающих высокими показателями химической стойкости ко всем группам реагентов, и может быть использовано для антикоррозионной защиты стальной аппаратуры, применяемой в химической, фармацевтической, нефтяной промышленности.
Известен состав защитного композиционного стеклоэмалевого покрытия, который способствует защите стали от эррозионно-коррозионного износа в процессе эксплуатации, и может быть использовано в машиностроении, нефтяной и газовой промышленности (Патент РФ №2145583, опубликован 20.02.2000 МПК С03С 8/14 (2000.01)), содержащий следующие компоненты: фритта 100, глина 5, песок тонкомолотый 10, бура 1, глиноземистое волокно 10-12, причем фритта имеет следующий состав, мас. %:
SiO<sub>2</sub>
55,6-66,0
Na<sub>2</sub>O
10,7-15,6
K<sub>2</sub>O
4,6-6,0
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
1,6-2,0
CaO
2,2-3,0
Co<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,6-0,8
Li<sub>2</sub>O
8,5-10,0
ZrO<sub>2</sub>
4,6-5,5
Sr
1,2-1,5
Также известен состав стеклоэмалевого покрытия для эмалирования стали (Патент РФ 2646077 опубликован 01.03.2018 МПК С03С 8/04 (2006.01), содержащий следующие компоненты, мас. %:
SiO<sub>2</sub>
40,2-45,7
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,5-1,0
ZnO
6,0-8,0
Na<sub>2</sub>O
0,5-1,5
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
18,0-21,0
BaO
0,3-0,5
CaO
0,3-0,5
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
6,0-7,5
K<sub>2</sub>O
2,0-2,5
TiO<sub>2</sub>
2,0-2,5
Sm<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
2,0-2,5
ZrO<sub>2</sub>
14,0-16,0
2
3
Недостатком указанных выше составов является недостаточная кислото- и износостойкость изделий, наличие редких компонентов, таких как SmO.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является состав эмаль ЭСП 200, соответствующий ГОСТ 22405-80, содержащий следующие компоненты, мас. %:
SiO<sub>2</sub>
47-53
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
11-17
Na<sub>2</sub>O
12-18
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
7-11
K<sub>2</sub>O
1-3
СаО
3-10
Со<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
0,5-2,5
TiO<sub>2</sub>
не более 8
F
не более 6
Недостатком указанного эмалевого покрытия является недостаточная химическая стойкость.
Задачей изобретения является увеличение срока службы, эмалированной стальной и химической аппаратуры за счет повышения химической стойкости высококремнеземистых стеклокристаллических покрытий.
2
2
3
2
2
2
2
2
2
3
Технический результат изобретения - повышение химической и износостойкости высококремнеземистых стеклокристаллических покрытий для стальной химической аппаратуры. Указанный технический результат изобретения достигается тем, что составы высококремнеземистых покрытий для стальной химической аппаратуры, включают в себя SiO, BO, NaO, KO, CaO, LiO, соединения TiO, SrO, ZrO, увеличивающие химическую стойкость, а также оксид CoO, повышающий прочность сцепления стеклоэмалевого покрытия и загрунтованной стальной основой изделия, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
SiO<sub>2</sub>
54,11-54,55
В<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
2,76-2,89
Na<sub>2</sub>O
15,5-15,7
Li<sub>2</sub>O
9,88-9,96
K<sub>2</sub>O
3,36-4,46
CaO
2,80-2,86
SrO
2,85-3,17
ZrO<sub>2</sub>
5,41-5,45
Со<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
1,59-1,61
TiO<sub>2</sub>
0,38
MoO<sub>3</sub>
0,49-0,93
Химически стойкие высококремнеземистые покрытия для стальной химической аппаратуры получают следующим образом. Используют следующие сырьевые материалы: песок, борная кислота, кальцинированная сода, углекислый литий, мел, аммоний молибденовокислый, циркон, карбонат стронция, оксид кобальта, селитра калиевая и натриевая, диоксид титана. Сырьевые материалы измельчают в шаровой мельнице сухого помола до размера частиц не более 2 мм. Все компоненты шихты высококремнеземистого стеклоэмалевого покрытия взвешивают, тщательно перемешивают и сплавляют при температуре 1300-1350°С в течении часа. Готовый расплав стеклоэмали гранулируют путем выливания в воду.
Пример 1. Для проведения испытания был принят следующий состав высококремнеземистого стеклоэмалевого покрытия для стальной химической аппаратуры, мас. %:
SiO<sub>2</sub>
54,11
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
2,89
Na<sub>2</sub>O
15,6
Li<sub>2</sub>O
9,88
K<sub>2</sub>O
4,44
CaO
2,86
SrO
3,17
ZrO<sub>2</sub>
5,41
Co<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
1,59
Сумма: 100.
2
Полученная после гранулирования стекловидная фритта измельчается до прохождения через сито с размером ячеек 6000 отв/см. Далее фритту в виде шликерной суспензии с влажностью 40% наносят на поверхность стальных загрунтованных образцов, после чего образцы подвергают сушке в сушильном шкафу при температуре 70-100°С в течение 10 минут. Обжиг эмалевого покрытия ведут в муфельной электрической печи при температуре 780-820°С с выдержкой 3 мин. Полученный стеклогранулят и стеклоэмалевое покрытие для стали подвергались испытаниям по определению химической и коррозионной стойкости согласно ГОСТ 29020-91, ГОСТ 52569-2006, соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклоэмалевого покрытия составляет 70%, щелочестойкость 71%, кистолостойкость гранулята 66%, щелочестойкость 68%.
Пример 2. Для проведения испытания был принят следующий состав высококремнеземистого стеклоэмалевого покрытия для стальной химической аппаратуры, мас. %:
SiO<sub>2</sub>
54,55
В<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
2,76
Na<sub>2</sub>O
15,7
Li<sub>2</sub>O
9,96
K<sub>2</sub>O
3,46
CaO
2,80
SrO
2,85
ZrO<sub>2</sub>
5,45
Со<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
1,61
МоО<sub>3</sub>
0,49
TO<sub>2</sub>
0,38
Сумма: 100.
2
Полученная после гранулирования стекловидная фритта измельчается до прохождения через сито с размером ячеек 6000 отв/см. Тонко измельченную фритту в виде шликерной суспензии с влажностью 40% наносят на поверхность стальных загрунтованных образцов методом облива, таким образом, и в таком количестве, чтобы в любой точке поверхности соблюдалось постоянство слоя заданной толщины.
Далее эмалированные стальные образцы подвергают сушке в сушильном шкафу при температуре 70-100°С в течение 10 минут. Обжиг эмалевого покрытия ведут в муфельной электрической печи при температуре 780-820°С с выдержкой 3 мин. Полученный стеклогранулят и стеклоэмалевое покрытие для стали подвергались испытаниям по определению химической и коррозионной стойкости согласно ГОСТ 29020-91, ГОСТ 52569-2006, соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклоэмалевого покрытия составляет 82%, а щелочестойкость 78%, кистолостойксоть гранулята 77%, щелочестойкость 75%.
Пример 3. Для проведения испытания был принят следующий состав высококремнеземистого стеклоэмалевого покрытия для стальной химической аппаратуры, мас. %:
SiO<sub>2</sub>
54,52
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
2,78
Na<sub>2</sub>O
15,5
K<sub>2</sub>O
3,45
Li<sub>2</sub>O
9,96
CaO
2,80
SrO
2,85
ZrO<sub>2</sub>
5,45
Со<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
1,61
МоО<sub>3</sub>
0,93
Сумма: 100.
2
Полученная после гранулирования стекловидная фритта измельчается до прохождения через сито с размером ячеек 6000 отв/см. Тонко измельченную фритту в виде шликерной суспензии с влажностью 40% наносят на поверхность стальных загрунтованных образцов методом облива, таким образом, и в таком количестве, чтобы в любой точке поверхности соблюдалось постоянство слоя заданной толщины.
Далее эмалированные стальные образцы подвергают сушке в сушильном шкафу при температуре 70-100°С в течение 10 минут. Обжиг эмалевого покрытия ведут в муфельной электрической печи при температуре 780-820°С с выдержкой 3 мин. Полученный стеклогранулят и стеклоэмалевое покрытие для стали подвергались испытаниям по определению химической и коррозионной стойкости согласно ГОСТ 29020-91, ГОСТ 52569-2006, соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклоэмалевого покрытия составляет 74%, а щелочестойкость 73%, кистолостойксоть гранулята 70%, щелочестойкость 68%.