Спосіб емалювання порожнистих циліндричних виробів

1 Спосіб емалювання порожнистих циліндричних виробів, що включає очищення їх внутрішньої та зовнішньої поверхнонь, нанесення на згадані поверхні шару склоемалевого шлікера, його сушіння, випал та охолодження, який відрізняється тим, що склоемалевии шлікер з питомою вагою 1,15-1,3 г/см того ж складу, який використовується для внутрішнього покриття, наносять товщиною 25-60 мкм натиранням на зовнішню поверхню виробів безпосередньо перед випалом , а безпосередньо після випалу здійснюється охолодження обдуванням зовнішньої поверхні повітрям цехової температури КІЛЬКІСТЮ від 0,09 до 0,45 м / с е к до температури 450-500 °С з наступним охолодженням на спокійному повітрі до температури 150-60 °С, після чого на вироби з цією температурою наносять шар захисного покриття на основі пеку 2 Спосіб емалювання порожнистих циліндричних виробів по п 1, який відрізняється тим, що внутрішню порожнину виробів умовним діаметром 1540 мм безпосередньо після випалу продувають повітрям цехової температури КІЛЬКІСТЮ 0,01-0,08 м/сек о ГО Винахід відноситься до області емалювання і може бути використаний для захисту від корозії внутрішньої та зовнішньої поверхні сталевих водо, газо-, нафтопровідних труб і сполучень до них, а також трубних виробів Відомий спосіб емалювання внутрішньої поверхні циліндричних виробів, включаючий очищення внутрішньої поверхні, вертикальну установку труби, з'єднання її через елемент ущільнення з ємністю для шлікеру, заповнення внутрішньої порожнини труби шлікером шляхом його передавлювання з ємності за допомогою стислого повітря, злив шлікеру з труби в ємність при припиненні подачі стислого повітря, сушку покриття, випал його та охолодження труби на спокійному повітрі до цехової температури (ас СРСР №600211, МКІ С23Д5/02, 1978р Б В №12 1978р) Такий спосіб емалювання забезпечує надійний захист тільки внутрішньої поверхні труб і потребує додаткового захисту зовнішньої поверхні методом фарбування труб чи вже змонтованих трубопроводів, або другими способами Такий захист зовнішньої поверхні труб в більшості випадків не є рівноцінний по корозійній СТІЙКОСТІ з внутрішньою поверхнею, оскільки зовнішнє покриття виходить з ладу набагато швидше, ніж внутрішнє Найбільш близьким по технічній суті та досягнутому результату до об'єкту винаходу є спосіб емалювання труб (прототип), включаючий очищення дробеструменевим способом як внутрішньої, так і зовнішньої поверхні труб, нанесення шлікеру на ці поверхні, його сушку та випал покриття при температурі перевищуючій температуру плавлення емалі Охолодження та правка труби з покриттям проводять на валковій машині, яка надає трубі безперервне обертання з швидкістю 150 - 200об/хв до тої пори поки вона не охолоне до 150 - 200°С (В В Варпн, ЕА Антонова та др Технологія емалі і емалювання металів М 1965 с 254 - 257) го (О ю 56233 Цей спосіб-прототип не дозволяє заемальованомірність її нагріву в печі як по периметру так і по ну трубу розмістити на горизонтальному конвеєрі довжині, що обумовлює високу якість покриття внаслідок пошкодження покриття на ЗОВНІШНІЙ поПри такому способі транспортування не можливо верхні Тому випал покриття проводиться у вертивиробляти труби з покриттям на ЗОВНІШНІЙ поверхкальній печі, підвішуючи труби за один із КІНЦІВ, ні через порушення суцільності зовнішнього подля чого треба або відбортовувати останній, або криття в місцях контакту поверхні з механізмами свердлити по крайній мірі два отвори для технолотранспортування Тому нанесення зовнішнього гічних захватів Крім того, для емальованих труб, покриття безпосередньо перед обпалом та його які в процесі монтування будуть зварюватись, цей охолодження безпосередньо після випалу дозвокінець треба відрізати, що приведе до витрат як лить досягти формування покриття та його отверметалу так і необхідності здійснення додаткових діння на ДІЛЬНИЦІ труби, яка не контактує з механітехнологічних операцій змами транспортування Крім того, при обпалі покриття нанесеного на внутрішню поверхню труб Процес випалу потребує рівномірного нагріву малого діаметру (умовним діаметром від 15мм до труби по всій и довжині, що в вертикальних печах 40мм), не залежно від наявності зовнішнього подля довжини труб до 12 метрів досягти неможликриття, через малий об'єм порожнини недостатньо во, не вдається також одержати якісного, бездеКІЛЬКОСТІ окислювача (кисню), який бере участь в фектного, суцільного, з гарним розливом та блисскладних фізико-хімічних процесах формування ком покриття на внутрішній поверхні, не кажучи покриття, не вдається забезпечити необхідної його вже про покриття нанесене на зовнішню поверхню якості - в першу чергу необхідного зчеплення Крім того, не можливо одержати якісного покриття склоемалі з металом труби Тому навіть невелика на внутрішній поверхні труб малого діаметру (умоКІЛЬКІСТЬ додаткового повітря в порожнині труби вним діаметром від 15мм до 40мм) через те, що різко підвищує зчеплення покриття з металом, при обпалі покриття не вдасться досягнути потрібтобто підвищує якість покриття ного зчеплення його з металом труби в зв'язку з недостатньою КІЛЬКІСТЮ ОКИСЛЮЮЧОГО середовища, тобто кисню В основу винаходу поставлене завдання - покращення покриття, нанесеного на зовнішню поверхню порожнистих циліндричних виробів, забезпечення рівноцінних експлуатаційних властивостей зовнішнього та внутрішнього покриття, підвищення якості покриття, нанесеного на внутрішню поверхню циліндричних виробів Поставлене завдання вирішується тим, що відомий спосіб емалювання порожнистих циліндричних виробів, включаючий очищення їх внутрішньої та зовнішньої поверхні, нанесення шару склоемалевого шлікеру, його сушку, обпал та охолодження, згідно винаходу склоемалевий шлікер, того ж складу який використовується для внутрішнього покриття, з питомою вагою 1,15 - 1,3г/см3 наносять натиранням на зовнішню поверхню виробів товщиною 20 - бОмкм безпосередньо перед випалом, а безпосередньо після випалу здійснюється охолодження обдувом зовнішньої поверхні повітрям цехової температури КІЛЬКІСТЮ ВІД 0,09 до 0,45м3/сек до температури 450 - 500°С з наступним охолодженням на спокійному повітрі до температури 150 - 60°С, після чого наносять на вироби з цією температурою шар захисного покриття типа пека Крім того, внутрішня порожнина виробів умовним діаметром 15 - 40мм безпосередньо після випалу продуваються повітрям цехової температури КІЛЬКІСТЮ 0,01 - 0,08м3/сек Останнім часом широке розповсюдження набули ДІЛЬНИЦІ по емалюванню внутрішньої поверхні труб, в яких всі операції процесу емалювання, крім операції нанесення, проводяться в горизонтальному положенні Такі ДІЛЬНИЦІ забезпечують велику продуктивність, оскільки всі операції виконуються поточно Передача труб з операції на операцію для забезпечення технологічних вимог проводяться механізовано з обертанням труб навколо своїх осей При обпалі покриття використовують обертально-поступальний рух труб, що забезпечує рів Запропонований спосіб здійснюється слідуючим чином Приклад №1 Очищені труби, умовним діаметром від 15 до 300мм, з нанесеним на внутрішню поверхню емалевим шлікером після сушки поступають на колісний транспортер, який забезпечує обертальнопоступальний рух труби при обпалі покриття Поступальна швидкість труби та КІЛЬКІСТЬ обертів труби навколо своєї осі залежать від и діаметру Безпосередньо перед обпалом, який проводиться за допомогою тиристорного перетворювача частоти та індуктора, розміщеного між парами колісного транспортера, здійснюється нанесення покриття на зовнішню поверхню, його обпал та обдув повітрям після обпалу, тобто всі перераховані операції здійснюються там, де зовнішня поверхня не контактує з механізмами транспортування Нанесення покриття на зовнішню поверхню здійснюється безпосередньо перед обпалом за допомогою волосяних привідних щіток або валиками з пінополіуретану, які своєю нижньою частиною занурені в ємність з шлікером, а верхньою частиною доторкуються до труби Натирання шару покриття здійснюється за рахунок того, що змочена шлікером щітка і труба обертаються в протилежні сторони, а товщина покриття регулюється силою притискання щітки до труби При транспортуванні труби через обпалювальну піч (наприклад індуктор) раніше, ніж вона зайде в піч спочатку починає грітися кінець труби і за рахунок теплопроводності металу здійснюється сушка покриття на ЗОВНІШНІЙ поверхні По мірі переміщення труби через піч вона нагрівається до температури 900°С, тобто здійснюється обпал покриття як на внутрішній, так і ЗОВНІШНІЙ поверхні труби Для усунення пошкодження зовнішнього покриття труби після обпалу при доторканності до колісної пари безпосередньо після виходу и з печі поверхню обдувають повітрям цехової температури до температури 450 - 500°С з наступним охолодженням на спокійному повітрі КІЛЬКІСТЬ повітря залежить від діаметру труби (0,09 - 0,45м /сек) Слід визначити, що внутрішнє покриття, призначене для захисту від корозійної дії транспортуючого по трубі середовища, при обпалі виходить блискучим та суцільним, тоді як зовнішнє покриття, маючи добре зчеплення з металом труби, не має такої суцільності, як внутрішнє Тому для забезпечення рівноціних по СТІЙКОСТІ з внутрішнім покриттям експлуатаційних властивостей зовнішнього покриття, на обпалений шар склоемалевого покриття наноситься шар покриття, наприклад покриття на основі пека (ГОСТ 1709-75) Зовнішнє покриття наносять при досягненні трубою, яка знаходиться на охолоджені, температури 150 - 60°С Це дає змогу збільшити продуктивність процесу нанесенням в декілька разів за рахунок швидкішого висихання покриття при порівнянні з нанесенням на холодну трубу, а також повисити його якість, тому що при температурі 150 - 60°С органічне покриття розріджується і заповнює всі пори на поверхні склоемалевого шару Окрім того, при емалюванні внутрішньої поверхні труб умовним діаметром від 15 до 40мм в процесі обпалу, безпосередньо при виході труб з печі в їх порожнину вдувають повітря цехової температури, КІЛЬКІСТЬ якого залежить від діаметру та довжини труби Використання запропонованого способу для виробництва емальованих труб умовним діаметром від 15 до 40мм дозволяє досягнути відмінної якості покриття на внутрішній поверхні труб при довжині їх від 6 до 8м в залежності від діаметру, що в 2 рази більше, ніж при відомому способі емалювання Збільшення довжини емальованих труб спроможнює зменшенню КІЛЬКОСТІ зварювальних швів та розширенню області використання труб, наприклад, в трубчатих теплообмінниках, де зварювання труб не допускається Запропонований спосіб був випробуваний при емалюванні вуглецевих труб діаметром 300мм, 108мм, 86мм, 57мм, довжиною 10500мм, а також труб діаметром 45мм, 38мм, 22мм довжиною 6000мм, 5 штук кожного розміру Для виготовлення шлікеру використовувалась склоемаль марки ЕСТ-2 (ТУ УЗ 1704637622-17295) слідуючого складу, кг S1O2 - 58,8 + 3,0, Т1О2 2,3 + 0,3, В2О3 - 7,8 + 0,5, Na2O - 12,7 + 0,6, К2О 4,3 + 0,2, І_і2О - 4,0 + 0,2, СаО -1,9 + 0,5, SrO - 0,9 + 0,2, АІ2О2 - 2,0 + 0,3, Р2О5 -1,5 + 0,5, МпО2 -1,5 + 0,5, Со2О3 - 0,6 + 0,2, Ni2O3 - 0,5 + 0,3 На основі цієї склоемалі був приготовлений та нанесений на внутрішню поверхню труб шлікер, який мав слідуючий склад, кг Емалева фріта 100,0 Глина, ч я 6,0 Пісок 10,0 Нітрит натрію 0,3 Вода 40,0 Шлікер мав такі технологічні властивості Тонина розмолу (по Лісенко), од 17,0 Консистенція, г/дм2 9,5 Питома вага, г/см3 1,76 Перед нанесенням всі труби були очищені від іржі дробеструменевим методом Для зовнішнього покриття виготовляли шлікер того ж складу, з питомою вагою від 1,15 до 56233 1,3г/см Таку питому вагу одержували розбавленням шлікеру водою, та визначали и за допомогою приладу Лісенко Труби діаметром 300, 108, 86 та 57мм з нанесеним внутрішнім та ЗОВНІШНІМ покриттям, обдували повітрям цехової температури КІЛЬКІСТЮ ВІД 0,09 3 до 0,45м /сек в залежності від діаметру труби до температури 450 - 500°С с наступним охолодженням на спокійному повітрі до температури 150 60°С, нанесенням на вироби з цією температурою шару захисного покриття типу пека В труби діаметром 45, 38, 22мм з нанесеним внутрішнім покриттям безпосередньо після обпалу продували повітрям цехової температури на протязі всього часу обпалу КІЛЬКІСТЮ ВІД 0,01 до 3 0,08м /сек також в залежності від діаметру труби При цьому всі труби, як великого діаметру з внутрішнім та ЗОВНІШНІМ покриттям, так і малого діаметру з внутрішнім покриттям, були відмінної ЯКОСТІ Слід відзначити, що результати випробувань показали можливість одержання технічного результату тільки в межах цих інтервалів та його відсутність за межами цих інтервалів Зменшення питомої ваги шлікеру при натиранні зовнішньої поверхні труб навіть на 0,01 г/см3 призводе до зменшення товщини покриття на 6 Юмкм, що при випалі приводе до його вигорання, а збільшення питомої ваги шлікеру приводе при натиранні до виникнення згустків, які повністю не випалюються і при охолодженні труби сколюються При здійсненні охолодження труб після випалу до температури 450 - 500°С (температура твердіння покриття) повітрям цехової температури КІЛЬКІСТЬ його (0,09 - 0,45м3/сек) визначалась швидкістю охолодження покриття Зменьшення КІЛЬКОСТІ повітря навіть на 0,01м3/сек збільшує температуру охолодження до 540 - 560°С, тобто покриття на ЗОВНІШНІЙ поверхні при цих температурах буде пластичним, а при доторканні до механізмів транспортування буде здиратись Збільшення КІЛЬКОСТІ повітря навіть на 0,1м3/сек призводе до збільшення швидкості охолодження, що приводе до розтріскування покриття на внутрішній поверхні труб Температура охолодження труб 150 - 60°С, при якій наносять шар захисного покриття, визначалась тривалістю висихання цього покриття, а також його технічними характеристиками Якщо температура труби перед нанесенням покриття буде вищою на 5 - 10°С, то останнє закипає, що призводе до порушення суцільності, а якщо температура буде нижчою на таку ж КІЛЬКІСТЬ градусів, то покриття не буде мати необхідної в'язкості, не заповнить МІЛКІ пори на емалевому покритті, тобто також не буде досягнуто рівномірної товщини та суцільності покриття КІЛЬКІСТЬ повітря для продувки внутрішньої порожнини труб умовним діаметром 15 - 40мм визначалась діаметром труб та якістю покриття Для труби умовним діаметром 15 мм зменьшення КІЛЬКОСТІ повітря навіть на 0,001 м3/сек призводить до погіршення якості покриття - погане зчеплення з металом, матовий колір поверхні, шорсткість Збільшення КІЛЬКОСТІ повітря на таку ж величину при зводить (особливо для труб умовним діаметром 15, 20мм) до охолодження покриття, що спричиняє його недопал, а отже погіршення якості покриття Спосіб емалювання дозволяє зменшити трудові та енергетичні затрати за рахунок об'єднання операцій та використання тепла труб при нанесенні остаточного шару покриття Слід визначити, що для зовнішнього покриття можливе використання шлікеру, який залишається від промивки ємностей, кульових млинів та інше, що дозволяє організувати практично безвідходне виробництво 56233 8 емальованих труб Запропонований спосіб емалювання труб успішно пройшов випробування на ЗАТ "Емальхімпром" у м Кременчуку Вироблені досліднопромислові партії емальованих труб малого діаметру для внутрішніх трубопроводів змонтовані в багатоповерхових житлових будинках м Кременчука та Дніпропетровська, а також 600 метрів труб діаметром 133мм з внутрішнім та ЗОВНІШНІМ покриттям успішно експлуатуються в умовах з високим вмістом сірководню Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24