Металл века

Николаев Григорий Ильич

БИЧ МЕТАЛЛОВ

В мире нет ничего вечного — эту нехитрую истину все знают давно. То, что кажется навеки незыблемым — горы, гранитные глыбы, целые материки, — со временем разрушаются, рассыпаются в пыль, уходят под воду, проваливаются в глубины. Исчезают целые культуры, народы и государства, уступая место другим, которых неизбежно постигает все та же участь. Но, разумеется, происходит все это не на наших глазах и даже не в течение многих человеческих поколений. Происходит все это медленно, постепенно.

В то же время ничто не разрушается так быстро, как известные нам металлы — чугун, железо, сталь. Разрушает их коррозия — неумолимый бич любых твердых тел, а металлов в особенности. Коррозия неизбежно

возникает при наличии электрохимических и просто химических процессов на поверхности вещества как следствие его взаимодействия с окружающей средой. И ее результаты сказываются самым печальным образом.

По всей поверхности земного шара разбросаны металлургические заводы, круглые сутки дымят домны, мартены, конвертеры, выплавляя главнейший металл современной цивилизации — железо в различных его модификациях. Мировая выплавка стали уже приближается к миллиарду тонн в год. Но, условно говоря, каждый десятый завод работает впустую — его продукцию поглощает вечно голодное чудовище — коррозия, ржавчина.

Да, именно так и обстоит дело, ведь ежегодно каждая десятая тонна выплавленного металла уничтожается коррозией. Но это также значит, что из всего произведенного сейчас железа через десять лет ничего не останется . . . Лишь только благодаря тому, что металлургические заводы продолжают выплавлять металл, мы постоянно располагаем им.

Но мало того, что металлы разрушаются просто под открытым небом, в воде или под землей. Современная технология, основанная на использовании крайне агрессивных веществ, высоких температур и давлений, еще более ускоряет этот процесс, разрушая не только черные, но и более дорогие цветные металлы.

Прямые убытки от коррозии достигают астрономических величин. Только в США они ежегодно составляют 5,5 миллиарда долларов. Но гораздо больший ущерб наносят косвенные потери, возникающие вследствие коррозионного повреждения оборудования. К ним относятся простои в связи с ремонтом, потери продукта в результате утечки, снижение производительности в результате засорения аппаратуры и понижения интенсивности процессов.

Кроме того, загрязняются готовые продукты и полупродукты, а это резко ухудшает их качество. Иногда конструкторы намеренно завышают при проектировании сечение деталей, толщину стенок и т.д., предусматривая ненасытный "аппетит” коррозии. Поэтому при прокладке трубопровода, например, получается так, что в землю зарывают ”лишние” тысячи тонн стали, предназначенные ”на съедение” коррозии. Точно таким же образом поступают и при проектировании оборудования, применяющегося в химической индустрии.

Существует множество видов и типов коррозии металлов — в зависимости от того, с какими именно веществами контактирует металл и каким образом распределяются коррозионные поражения на его поверхности. Коррозия бывает как равномерной, так и местной — гораздо более опасной, когда очаги поражения занимают небольшую площадь, но проникают вглубь, серьезно разрушая изделие. Местная коррозия бывает язвенной, точечной, межкристаллитной.

Нетрудно догадаться, что язвенной и точечной коррозия называется в том случае, когда поверхность металла обезображена язвами и точками — будто бы материал Переболел” оспой. При межкристаллитной коррозии нарушаются границы между кристаллами металла. Процесс этот глубинный и потому очень коварный, так как снаружи почти незаметно, что материал пришел в негодность, утратил прочность.

Разрушаются все металлы без исключения, одни — быстро, другие — медленно. Титан относится к числу последних, и эта его особенность чрезвычайно важна для современной техники. Следует подчеркнуть, что даже в тех случаях, когда титан поддается коррозии, она, как правило, всегда равномерно ”съедает” его, тогда как железо, сталь, нержавеющие и алюминиевые сплавы часто подвергаются местным и межкристаллитным разрушениям. Титан же межкристаллитной коррозии практически не подвергается никогда.

Если обычный

металл изогнуть, изменить его первоначальную форму, он будет поддаваться коррозии в значительно большей степени, чем в спокойном состоянии. ”Коррозия под напряжением” — так называется этот вид более быстрого разрушения. Что касается титана, то он очень успешно сопротивляется и такому врагу. Вот почему титану находится много работы на заводах и фабриках где, заслоняя собой менее стойкие материалы, он упорно сражается с ”бичом металлов” — коррозией.

В ЦЕХАХ ХИМИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ

Титановые сплавы стойки в сотнях агрессивных сред химической нефтехимической промышленности и успешно соперничают со сплавами на основе никеля, высоколегированными и нержавеющими сталями, с редкими и драгоценными металлами — ниобием, танталом, платиной, заменяют медь, свинец, олово, пластмассы. Новый конструкционный материал фактически уже вытеснил стекло из охладителей хлора, графит из охладителей рассола, чугун из перегонных кубов в производстве кальцинированной соды.

В ряде производств титан — единственный стойкий против коррозии материал. Он стоек во влажном хлоре, в водных соединениях хлора, в агрессивных средах производства ацетальдегида и гербицидов — там, где другие распространенные

материалы терпят полнейшее фиаско. В хлорной промышленности и нашел титан наиболее широкое применение.

Оборудование из титана используется при получении хлора диафрагменным методом в ваннах с ртутным катодом. Применяют титановые фильтры и подогреватели, коллекторы, емкости, реакторы, теплообменники. Титановые теплообменники позволяют намного упростить схему охлаждения и осушки газообразного хлора, снизить его потери и уменьшить загрязнение сточных вод. Благодаря использованию четырех титановых теплообменников на одном из хлорных заводов удалось избавиться от 30 ранее применявшихся аппаратов из углеродистого материала, гораздо менее стойкого. В результате на этом заводе ежегодно экономится 280 тысяч рублей.

В результате широкого научно обоснованного внедрения титановых сплавов в производство технологического оборудования Калушского производственного объединения ”Хлор- винил” (Ивано-Франковская область) только в период с 1968 по 1975 год получена экономия более 30 миллионов рублей. Наиболее отличившиеся участники этой работы удостоены в 1976 году званий лауреатов Государственной премии УССР в области науки и техники.

На химических предприятиях широко используется так называемая запорная и регулирующая арматура: различные вентили, краны, задвижки. Простейший вид арматуры — всем нам прекрасно известный водопроводный кран, которым мы регулируем движение воды, то открывая ей дорогу, то запирая ее в трубе. Химики же регулируют движение промышленных жидкостей и газов, и краны, применяемые ими, нередко достигают огромных размеров, так как и трубопроводы тоже достаточно велики.

Арматура из титана работает в 5—10 раз дольше, чем обычная. Благодаря ее применению удается автоматизировать технологические процессы, упростить монтаж и разборку, поскольку она намного компактнее и легче. Большое распространение получает литая арматура: она гораздо дешевле и, кроме того, обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, чем аппаратура, изготовленная из отштампованных, а затем сваренных деталей. Так же эффективно и целесообразно использование трубопроводов из титана.

Трубы из титана превосходно зарекомендовали себя в качестве материала для теплообменных аппаратов. Змеевик из титана в некоторых средах служит 10 лет и более, свинцовый же — только 10 месяцев. Кроме того, титановый змеевик почти в 20 раз легче и занимает в помещении в 10 разменьшую площадь. Следовательно, намного упрощаются установка и обслуживание. Что же касается его стоимости, то она ненамного превышает стоимость свинцового змеевика. Титановый стоит 2,5 тысячи рублей, свинцовый—1,5 тысячи при длительности службы, в десять раз меньшей.