Основные механизмы коррозии.
Наиболее распространены следующие механизмы коррозии.
1. Химическая.
В строгом смысле слова это те виды коррозии, где отсутствуют другие сопутствующие факторы: электрическое
поле, механические напряжения материала и т.д. Многообразные процессы, протекающие в агрессивных средах.
В МЕТАЛЛАХ И ИХ СПЛАВАХ – это в первую очередь окислительные реакции. Особо здесь можно отметить уже упомянутую выше водородную коррозию, крайне опасную для сталей и чугунов. Действие водорода, особенно при температурах свыше 300 ОС и давлениях порядка 20 МПа выражается в двух процессах:
дезкарбонизация (обезуглероживание) вследствие образования метана
ССПЛАВ + 2Н2 ® СН4
этот эффект приводит к восстановлению карбидов FeXCY до чистого железа, прочность которого много ниже.
образование гидридов (наводороживание)
М + Н2® М-… Н2+
ещё более опасный эффект, делающий материал хрупким.
В СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛАХ – наиболее характерны реакции замещения при действии: фтора и его
соединений; концентрированных щелочей; концентрированной ортофосфорной кислоты.
В ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ (пластмассах, каучуках, резинах)– также наиболее характерны реакции
замещения при действии галогенов, азотной кислоты, органических галогенангидридов, кислорода, серы.
2. Электрохимическая.
Специфический вид коррозии, характерный для электропроводящих материалов – в первую очередь, металлов. Выделяют две разновидности ЭХК.
1. Контактная.
Всегда может возникать в парах металлов с различными стандартными редокс-потенциалами при взаимодействии таких пар с проводящей средой, особенно водной. Явление крайне опасно для металлических защитных покрытий (оцинковки, лужения, никелирования, хромирования) при их механическом повреждении.
2. Коррозия под напряжением.
Возникает при наложении внешнего электрического поля – как постоянного, так и переменного. Проявляется в наибольшей мере в электрохимической аппаратуре; в “обычных” (неэлектрохимических) процессах вызывается
блуждающими токами и разрядами статического электричества.
3. Фреттинг-коррозия (коррозия в механически нагруженных материалах).
Механические напряжения, такие как давление, вакуум, а наибольшей мере – колебания – способны существенно ускорять коррозию. Все виды механических нагрузок заметно повышают потенциальную энергию напряжённого материала и одновременно снижают целостность поверхностных слоёв (т.к. в них напряжения максимальны).
Это явление характерно, например, для автоклавов; аппаратов с акустической активацией процессов.
Специфический вид такой коррозии – абразивное действие твёрдых дисперсных материалов (например, катализаторов Ренея) на рабочие поверхности аппаратуры.
4. Фото- и радиационнохимическая коррозия.
Процессы деструкции материалов под действием видимого света, УФ-, ренгеновского и g-излучения. Излучения
особо опасны для органических материалов, поскольку возбуждаемые ими фотореакции быстро разрушают полимер.
5. Абляция
Наиболее сложный вид коррозии, вызываемый совместным действием (синергизмом) мноих факторов – агрессивной среды, высокой температуры, механических нагрузок, внешних полей.
Проявляется в реакторах, предназначенных для высоскотемпературных процессов пиролиза.
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
Антикоррозионная защита оборудования – важная задача для любой сферы техники, а для химических отраслей промышленности – особенно.
Все методы антикоррозионной защиты можно свести в несколько классов.
1. Использование коррозионностойких материалов.
Самый очевидный, самый эффективный (отнюдь не всегда – самый дешёвый) – самый важный метод.
В настоящее время в развитых странах химическую аппаратуру практически полностью изготовляют из коррозионностойких материалов. Несмотря на удорожание такого оборудования в среднем на (30…100) %, снижение потерь от коррозии позволяет существенно повысить надёжность техники и, следовательно, безопасность производства. При этом исключаются необходимость окраски и других подобных мер защиты; затраты на эксплуатацию снижаются в (2..5) раз. Практически исключается или радикально снижается количество выбросов продуктов коррозии в окружающую среду.
2. Методы флегматизации среды.
Коррозия – очень сложный процесс, зависящий от многих факторов. В ряде случаев даже незначительные изменения состава среды – особенно концентраций электролитов и окислителей – существенно изменяют редокс-потенциал системы, вплоть до перехода в область пассивации.
Так, например введение в среду незначительных количеств бихроматов или KMnO4 резко – в (5…200) раз – повышает стойкость титана к хлороводороду и соляной кислоте. Аналогично, добавки бихроматов повышают стойкость ряда сталей к азотной кислоте.
Специфический метод применяют для защиты контактных пар от электрохимической коррозии. К элементам пары подключают источник напряжения, равного по значению и противоположного по знаку потенциалу пары – в итоге суммарная Э.Д.С. системы становится нулевой, что подавляет коррозию.
3. Методы пассивации поверхности.
3.1. Химические методы.
Эти методы применяют преимущественно для металлических материалов. Они сводятся к образованию на поверхности металла слоя защитной плёнки (оксидной, сульфидной, фосфидной, фторидной), значительно более стойкой, нежели сам металл.
Химическая пассивация называется травлением. Широко применяются методы электрохимической – как анодной. так и катодной пассивации (для алюминия - анодирование).
3.2. Механико-технологические методы.
Сюда относятся приёмы уплотнения (накатки, наклёпки, ковки), а также тщательной шлифовки и полировки рабочих поверхностей.
Виды проектирования
Условно можно выделить 4 основных вида проектирования:
1) проектирование нового предприятия;
2) расширение действующего предприятия;
3) реконструкция действующего предприятия;
4) техническое перевооружение действующего предприятия.
Новым строительством называют сооружение нового завода или последующих его очередей. К новому строительству прибегают только в тех случаях, если необходимая продукция (по ассортименту, количеству и качеству) не может быть получена в результате реконструкции или технического перевооружения действующих предприятий.
Расширение также является новым строительством. Его осуществляют для увеличения мощности действующего предприятия с одновременным улучшением технико-экономических показателей, которые не могут быть достигнуты путем реконструкции или технического перевооружения.
При расширении действующего предприятия осуществляется:
1) строительство второй и последующих его очередей;
2) строительство дополнительных производств;
3) строительство новых цехов (или расширение действующих цехов) основного производственного назначения;
4) строительство новых объектов вспомогательного и обслуживающего назначения, необходимых для дополнительных производств, новых или расширяющихся действующих цехов основного производства.
Реконструкция состоит в полном или частичном переоборудовании производств на базе новой техники и технологии, но без строительства новых или расширения действующих цехов основного производственного назначения.
При реконструкции проводятся следующие работы:
1) заменяются изношенное и морально устаревшее оборудование, средства автоматизации и механизации;
2) устраняются имеющиеся диспропорции в технологических звеньях и вспомогательных службах, обеспечивающие увеличение объема производства на базе новой, более совершенной техники;
3) расширяется ассортимент или повышается качество продукции;
4) создаются малоотходные или безотходные производства.
Кроме того, к реконструкции относятся:
5) работы по изменению профиля предприятия;
6) организация производства новой продукции на существующих производственных площадях;
7) строительство новых объектов той же мощности и того же назначения взамен ликвидируемых объектов, дальнейшая эксплуатация которых признана нецелесообразной.
Реконструкция предприятий имеет определенные преимущества по сравнению со строительством новых аналогичных предприятий или расширением действующих. К ним относятся:
1) отсутствие необходимости освоения нового района или площади строительства;
2) возможность использования существующих зданий, инженерных сооружений и коммуникаций;
3) сокращение продолжительности и сметной стоимости строительства за счет меньшего объема работ;
4) наличие коллектива квалифицированных работников;
5) сокращение сроков ввода в действие и освоения производственных мощностей.
Как показывает опыт, капитальные вложения, направленные на реконструкцию, дают примерно вдвое выше отдачу, чем при новом строительстве.
К техническому перевооружению действующего предприятия относятся:
1) осуществление в соответствии с планом технического развития комплекса мероприятий (без расширения имеющихся производственных площадей) по повышению до современных требований технического уровня отдельных участков производства путем внедрения новой техники и технологии, механизации и автоматизации производственных процессов и замены устаревшего и физически изношенного оборудования новым, более производительным;
2) а также другие технические и организационные мероприятия, направленные на обеспечение прироста производства продукции, повышение ее качества, улучшение условий и организации труда, снижение себестоимости продукции.
Предпроектная разработка
Предпроектная разработка является важнейшей частью работы технологов. На данном этапе проводятся следующие работы:
1. Выбор площадки строительства.
2. Определение мощности предприятий.
3. Анализ исходных данных для проектирования.
4. Разработка задания на проектирование.
Ответственным за разработку задания на проектирование является заказчик проекта, но непосредственная разработка задания на проектирование проводится генеральным проектировщиком по поручению заказчика.
В задании на проектирование должны содержаться все основные сведения, необходимые для разработки проекта:
1) вид строительства;
2) стадийность проектирования;
3) основные технико-экономические показатели объекта, в т.ч. мощность, производительность, производственная программа;
4) требования к качеству, конкурентоспособности и экологическим параметрам продукции;
5) требования к технологии, к архитектурно-строительным, объемно-планировочным и конструктивным решениям;
6) требования и условия к разработке природоохранных мер и мероприятий, к режиму безопасности и гигиене труда и т.д.
По крупным и сложным объектам задания на проектирование составляют на основе технико-экономических обоснований (ТЭО) строительства промышленных предприятий. Главной задачей при составлении ТЭО является определение экономической целесообразности и технической необходимости создания данного объекта. При выполнении ТЭО определяется расчетная стоимость строительства и основные технико-экономические показатели: себестоимость продукции, годовой выпуск товарной продукции, прибыль, численность персонала, годовой фонд зарплаты, срок окупаемости, потребность в основных видах сырья и энергоресурсах и т.д. Определенные в ТЭО затраты не могут быть превышены при последующем проектировании.
Регламенты
Технологический регламент производства – это нормативный документ, устанавливающий методы производства, технологические нормативы, технические средства, условия и порядок проведения технологического процесса в производстве химико-фармацевтической продукции.
Общие требования к порядку разработки, согласования и утверждения технологических регламентов, а также их содержание и правила составления устанавливаются ОСТ 64-03-002-2002 "Продукция медицинской промышленности. Технологические регламенты производства. Содержание, порядок разработки, согласования и утверждения".
Согласно ОСТ, существует 5 видов технологических регламентов:
1) лабораторные регламенты (ЛР);
2) опытно-промышленные регламенты (ОПР);
3) пусковые (временные) регламенты (ПУР);
4) промышленные регламенты (ПР);
5) типовые регламенты (ТР).
Лабораторный регламент – это технологический документ, которым завершаются научные исследования в лабораторных условиях при разработке метода производства новых лекарственных средств.
Опытно-промышленный регламент – технологический документ, которым завершается отработка новой технологии производства лекарственного средства на опытно-промышленной установке.
Пусковой регламент – технологический документ, на основании которого осуществляют ввод в эксплуатацию и освоение вновь созданного промышленного производства лекарственного средства.
Промышленный регламент – технологический документ действующего серийного производства лекарственного средства.
Типовой регламент – руководящий нормативный документ, устанавливающий стандартные (унифицированные) технологические методы производства, нормы и нормативы, технические средства для процесса производства однородной группы продукции (таблетки, капсулы, инъекционные растворы и т.п.).
Серийный выпуск товарной продукции осуществляется только на основе промышленного регламента.
Содержание регламента. Промышленный регламент должен состоять из следующих разделов:
1) характеристика конечной продукции производства;
2) химическая схема производства;
3) технологическая схема производства;
4) аппаратурная схема производства и спецификация оборудования;
5) характеристика сырья, материалов и полупродуктов;
6) изложение технологического процесса;
7) материальный баланс;
8) переработка и обезвреживание отходов производства;
9) контроль производства и управление технологическим процессом;
10) техника безопасности, пожарная безопасность и производственная санитария;
11) охрана окружающей среды;
12) перечень производственных инструкций;
13) технико-экономические нормативы;
14) информационные материалы.