НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Неметаллические материалы широко применяются в технике. Благодаря хорошим антикоррозионным свойствам неметаллические материалы применяются в основном как защитное покрытие металлов. В большинстве случаев в качестве неметаллических материалов используются органические соединения: синтетические или натуральные.
Пластические массы, или пластики, это органические материалы, которые могут изменять свою форму после нагрева и последующей прессовки. Термопластические материалы и термостойкие облицовочные материалы — два основных вида пластиков; причем новейшие виды пластиков не совсем точно соответствуют своему названию.
Термопластические материалы, из которых наиболее перспективны поливинилхлорид и нейлон, размягченные при нагревании, могут принимать любую заданную форму, которая сохраняется после охлаждения.
Термостойкие облицовочные материалы обычно получают в тепловых печах, где исходное сырье при нагревании претерпевает химические изменения, а затем полученный материал затвердевает; к таким материалам следует отнести бакелит, эпоксидные составы и полиэстеры.
Важными положительными свойствами пластических материалов являются их хорошие антикоррозионные свойства, хорошее электрическое и термическое сопротивление, но они плохо противостоят высоким температурам. Для улучшения или изменения свойств пластических материалов используются различные добавки и наполнители; например, для улучшения прочностных свойств используют фибергласс. Асбестовое полотно увеличит теплостойкость, а слюда иногда добавляется в пластик для увеличения электрического сопротивления материала:
Пенопласт получают выделением газовых составляющих из основного материала, при этом увеличивается объем материала и получается пористая структура. Такие пластики обладают хорошей прочностью и хорошими изоляционными свойствами. Большинство пенопластов имеет незначительную плотность, и обладают какими-то специальными свойствами, например огнестойкостью.
Асбест.Это минерал (иногда его называют горный лён), который выдерживает очень высокие температуры и хорошо противостоит воздействию пара, бензина, парафина, масла и топлива. Благодаря этим свойствам асбест можно использовать в качестве прокладочных и набивочных материалов для различных соединительных и сальниковых устройств. Во многих случаях благодаря использованию асбеста удается избежать аварийных повреждений механизмов и устройств. В настоящее время использование асбеста на торговых судах под флагом высокоразвитых стран или на любых судах, заходящих в крупные мировые порты, запрещено, поскольку научно доказана его вредность для человеческого здоровья как канцерогена раковых заболеваний. На многих судах под удобными флагами асбест продолжают использовать, не обращая внимания на медицинские предупреждения, что между прочим, можно сказать и о табакокурении! (Примечание автора).
Хлопок.Это натуральный волокнистый материал, который нашел широкое применение для армирования резины. В чистом виде используется в качестве набивочных материалов некоторых типов.
Упрочненный стеклопластик. Его получают соединением в различных сочетаниях волокнистых материалов и жидкого стекла, а в качестве отвердителя используется резина. После затвердевания получают прочный и химически стойкий материал, который имеет широкое распространение при проведении ремонтных работ.
Бакаут. Это дерево твердых пород, материал которого используется для набора дейдвудных втулок. Бакаут хорошо работает при смазке забортной водой, но при этом происходит его некоторое набухание.
Нейлон. Это синтетический полимерный материал, устойчивый по отношению к агрессивным химическим средам и проявлению эрозии, обладает хорошей упругостью. Широко используется для вставок в отверстия плит, для гнезд клапанов, для покрытия трубопроводов забортной воды с внутренней стороны.
Фтористые полимеры. Это пористые химически инертные и теплоустойчивые полимеры. Фторопласт имеет небольшой коэффициент трения и часто используется в подшипниках, более широко применяется в подшипниках с сухим трением закрытого типа. Находит применение для изготовления манжет и направляющих колец. При пропитке полимера графитом обеспечивается хорошая работа подшипников в условиях сухого трения.
Поливинилхлорид. Это химически инертный пластик на виниловой основе, который используется при изготовлении труб, в трубопроводных работах и т. д. В пластичной форме используется как изоляционный материал для кабельных покрытий и при проведении ремонтных работ.
Смола. По своим свойствам это твердые, хрупкие вещества, нерастворимые в воде. Наиболее часто применяются при проведении ремонтных работ с использованием других полимеров. Термин «смола» часто неправильно используется для обозначения некоторых синтетических пластиков. Эпоксидные смолы обладают хорошей текучестью и способностью затвердевать при комнатной температуре. Смолы устойчивы по отношению к маслам и морской воде. Прочность, твердость и способность длительное время не подвергаться деструкции позволяют использовать данные материалы для ремонта машин, лебедок и т. д.
Резина. Каучук, из которого получают резину, это древесный сок, который при затвердевании образует эластичный материал, стойкий по отношению к воде, но разрушающийся под действием пара и масел. Сама резина широко используется в качестве прокладочного материала для трубопроводов пресной и забортной воды, а некоторые марки резины используются в подшипниках, имеющих водяную смазку. Если резину подвергнуть вулканизации, при которой содержание серы в резине увеличивается, то при этом получается твердый эбонит, который широко применяется для изготовления уплотнительных поршневых колец питательных водяных насосов. Синтетические щетки, например, из неопрена или из нейтральной резины применяются в тех случаях, когда на них могут воздействовать масла, слабые химические вещества или повышенные температуры.
СОЕДИНЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ И
ИХ ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
Любое механическое оборудование состоит из нескольких соединенных между собой деталей. Например, считается, что судовой дизель состоит из более чем 10000 деталей. Соединение двух металлических деталей может производиться при помощи заклепок, болтов или сваркой (соединения заклёпочные, болтовые и сварные или паянные). Каждый способ соединения деталей имеет свои преимущества и недостатки и применяется с учетом условий последующей эксплуатации детали и ее конструктивного исполнения.
При пайке различных металлов применяются различные припои. Металлические припои имеют точку плавления ниже, чем у соединяемых металлов. Пастообразные припои концентрируют тепло в месте пайки, т. е. в месте, где находится расплавленный металл. После охлаждения металлы оказываются спаянными.
Для соединения металлов сваркой их подгоняют и прижимают один к другому с большим усилием. Кроме того, для достижения высоких температур, при которых возможна сварка, необходимо нагреть металл газовым факелом или электрической дугой. Сваркой обычно соединяют одинаковые металлы.
Газовой сваркой называют процесс получения неразъемных соединений, при котором для нагрева кромок соединяемых деталей используют теплоту факельного сгорания ацетилена и кислорода. Дуговой сваркой называют процесс, когда для расплавления кромок используется электрическая дуга. Наиболее часто при дуговой сварке электрическая дуга возникает между сварочным электродом и деталью. Под воздействием электрической дуги происходит местный нагрев кромок свариваемых деталей, их оплавление и сварка (соединение) при охлаждении. Дуговой разряд возможен только при определенных соотношениях между напряжением и силой тока. С помощью сварочного трансформатора регулируется сила тока в зависимости от толщины свариваемого металла. Для сварки применяют электрод из родственного металла, покрытый слоем флюса для защиты зоны сварки от воздействия воздуха.
Коррозия. Коррозия — это разрушение металла в результате химической или электрохимической реакции, которая возникает при определенных условиях. Благодаря знанию физической сущности протекающих при коррозии процессов можно замедлить или предотвратить разрушение металла.
Во время коррозии чугун и сталь (черные металлы) окисляются и приобретают свое химически устойчивое окисленное состояние. Это окисление или ржавление может возникнуть везде, где имеется кислород и влага. Причем дальнейшее окисление у многих металлов продолжается уже под образовавшейся окисной пленкой. Некоторые металлы имеют пассивную окисную пленку, но если она нарушена, то коррозия продолжается дальше. К таким металлам относятся алюминий и хром. Для предотвращения коррозии на поверхность металлов наносят слой защитного покрытия, в качестве которого применяется другой металл, например олово или цинк, или используются краски, или наносится слой пластика.
Процесс электрохимической коррозии протекает обычно между двумя разнородными металлами, которые находятся в электролите (токопроводящей жидкости). Электрический ток между двумя металлами будет протекать до тех пор, пока имеется разность потенциалов. Проходя через электролит, ток переносит металл с анода (положительного электрода) к катоду (отрицательному электроду). При этом образуется коррозионная или гальваническая раковина, из-за чего возникает необходимость принятия мер защиты против электрохимической коррозии. Коррозионные раковины могут возникать между соприкасающимися частями некоторых металлов. В результате появляются точечные раковины, или выкрашивания, т. е. возникает эффект, который называют питтинг-коррозия. При длительном воздействии в результате точечной коррозии образовываются раковины, из-за которых могут возникнуть аварийные повреждения деталей. Это является результатом проникающей коррозии. Такое явление иногда называют фреттинг-коррозией, которая часто наблюдается в болтовых соединениях малоподвижных крупногабаритных деталей судовых машин (Примечание автора). Для предупреждения электрохимической коррозии применяют систему протекторной защиты. Влияние питтинг-коррозии и проникающей коррозии может быть уменьшено путем подбора соответствующих металлов, например можно использовать медные сплавы или наносить защитные покрытия.
Эрозия — это точечное выкрашивание металла в результате абразивного (механическое изнашивание) или гидравлического износа (эрозионные разрушения). Так, например, из-за воздействия морской воды могут происходить эрозионные разрушения материалов. При этом с увеличением скорости течения воды уменьшается опасность возникновения и развития питтинг-коррозии, но увеличивается общая возможность разрушения поверхности даже для сплавов на основе меди. Там, где на поверхности имеются неровности и шероховатости, образуются турбулентные завихрения и из-за воздействия воды возникают эрозионные разрушения поверхности металла. Это явление часто проявляется при прохождении воды через трубные доски теплообменных аппаратов. При тщательном выборе материалов можно уменьшить влияние эрозии.
Катодная защита. Благодаря катодной защите можно резко уменьшить или полностью устранить разрушение металла. Это достигается установкой протекторов или применением обратных по току электрических систем. В протекторной защите в качестве активных разрушающихся анодов используются такие металлы, как алюминий, цинк, которые, будучи установленными на основном металле и являясь более активными, будут разрушаться в первую очередь. Системы токовой компенсации получают питание от корабельной силовой сети и включают в конструкцию схемы постоянный анод, выполненный из сплавов, обладающих большим коррозионным сопротивлением, например из платинированного титана.
Цинковые или алюминиевые протекторы, выполненные в виде блоков или плит, плотно крепятся к стали или к чугуну. В процессе эксплуатации необходимо следить за состоянием протекторной защиты, обеспечивая плотное соединение протектора с основным металлом, который не должен закрашиваться или перекрываться другими частями. Метод токовой компенсации практически невозможно использовать для защиты главных и вспомогательных машин, т. е. там, где изменяется подача забортной воды, так как в этом случае возникает проблема постоянного регулирования тока и напряжения в защитной цепи. Однако этот метод часто используется для защиты от коррозии наружного корпуса.
© Кривощеков В.Е., 2008
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|