Материал: Завелев Г.И. Неметаллические футеровки для аппаратуры нефтяной и нефтехимической промышленности

Влияние различных наполнителей на огнеупорность цемент­ ного камня при содержании в нем 50% глиноземистого цемента по данным А. А. Пирогова приведено в табл. 14.

Таблица 14

Влияние различных наполнителей на огнеупорность цементного камня из глиноземистого цемента

Важной характеристикой для жаростойких бетонов является температура деформации под нагрузкой 2 кГ/см2, характеризую­ щая переход испытуемого материала в пластическое состояние, соответствующее полной потере им несущей способности. Резуль­ таты определения температуры деформации под нагрузкой 2 кГ/см2 цементного камня по данным Г. Д. Салманова приведены в табл. 15.

Таблица 15

Температура деформации под нагрузкой 2 кГ/см2 образцов

цементного камня на глиноземистом цементе

оплавился

Из приведенных данных следует, что с введением хромита, глинозема и цемянки температура деформации под нагрузкой снижается по сравнению с температурой деформации глинозе­ мистого цемента (без добавки).

Затвердевший глиноземистый цемент при нагревании вначале расширяется, а при дальнейшем нагреве сокращается, причем

55

уменьшение объема превышает по величине первоначальное его расширение, т. е. происходит усадка цемента. Расширение образ­ цов по данным Г. М. Рущука прекращается при температуре 235°. Образец к первоначальным размерам возвращается при тем­ пературе 445°. Усадка глиноземистого цемента при 600° соста­ вляет 0,51 %, при 900° — 0,38% и при 1000° — 0,75%. Работами К. Д. Некрасова установлено, что в случае повторного нагрева затвердевшего глиноземистого цемента образец расширяется и усадки не наблюдается. Относительное расширение цементного камня при нагревании до 300° составляет 0,18%, при 600° — 0,42% и при 900° — 0,66%. Было также установлено, что коэф­ фициент термического линейного расширения затвердевшего гли­ ноземистого цемента при повторном нагревании в интервале

по изучению жароупорных свойств глиноземистого цемента с по­ вышенным содержанием глинозема. Для установления состава цемента, обладающего наилучшими свойствами, была исследо­ вана соответствующая часть диаграммы системы СаО — АКО з— ЗЮг. В результате работы Г. В. Куколевым и А. И. Ройзеном получены плавлением и спеканием цементы с содержанием 60— 70% А1гО3 и 2—6% БЮг. Такие цементы состоят преимуще­ ственно из ЗСаО-бАКОз и СаО-АЬОз. Они характеризуются более высокой, чем обычный глиноземистый цемент, огнеупор­ ностью, повышенной температурой деформации под нагрузкой 2 кГ!см\ незначительной усадкой и малым коэффициентом тер­ мического расширения. Из зарубежного опыта известно, что во Франции, США и Англии для приготовления жароупорного бе­ тона применяют специальный цемент с высоким содержанием трехкальциевого пятиалюмината (ЗСаО ■ 5АКО з). В этом це­ менте содержится 70—72% АКОз, 26—29% СаО, 0,5—1% SiO2 и 0,5-1% Ре20з.

На цементе с шамотным заполнителем получают бетон, при­ менять который можно при температурах до 1400°. Этот цемент с высокоогнеупорными заполнителями — обожженным каоли­ ном, силлиманитом, хромитом, корундом и карборундом — при­ меняется в жароупорных бетонах, способных выдерживать тем­ пературу до 1600—1700°.

3. Свойства бетонов на глиноземистом цементе для футеровки нефтеаппаратов

Глиноземистый цемент применяется для изготовления огне­ упорных и изоляционных бетонов. Температурный предел при­ менения огнеупорного бетона зависит от содержания в смеси глиноземистого цемента, а в огнеупорном заполнителе — окиси

56

алюминия. Известно, что с уменьшением количества цемента точка плавления бетона повышается. Следовательно, более то­ щие составы бетона имеют более высокую жаростойкость. В та же время снижение содержания цемента уменьшает прочность бетона. Поэтому при подборе состава бетона исходят в каждом от­ дельном случае из важности для эксплуатационных условий того или другого показателя. Бетоны на глиноземистом цементе в зависимости от вида заполнителя применяют в следующих тем­ пературных пределах: с измельченным прочным строительным кирпичом — до 900—1000°, с измельченным огнеупорным кир­ пичом — до 1300°, с измельченными специальными заполните­ лями (силлиманитом, хромом, хроммагнезитом, плавленым алю­ минием) — до 1400—1600°.

Огнеупорность бетона зависит также от содержания алюми­ натов в заполнителе (шамоте). Этот фактор не имеет большого значения в условиях работы бетона при температурах до 1200°. Однако при рабочих температурах 1300° и выше необходимо при­ менять огнеупорный шамотный кирпич с высоким содержанием алюминатов. Температурный предел применения бетонов с ша­ мотным заполнителем можно повысить до 1400°, используя бе­ тоны с низким содержанием цемента (тощие смеси) и огнеупорного шамота с 40—45% АЬОз. Силлиманитовый шамот, содержащий по крайней мере 60% А1гОз, придает бетону стойкость к воздей­ ствию температуры свыше 1450°, а заполнители из корунда или другого вида расплавленного алюминия могут применяться в бе­ тонах, работающих в пределах 1500—1600°. Прочность огнеупор­ ного бетона после 24-часового твердения должна быть 350 кГ/см2. При нагреве до 900° прочность огнеупорного бетона уменьшается до 70 кГ/см2. Если бетон подвергается воздействию температуры только с одной стороны, как, например, футеровка в нефтеаппа-

700—900° более мелкие частицы шамота, взаимодействуя с цемен­ том, образуют керамические связи, повышая механическую проч­ ность бетона. Следовательно, в бетонной футеровке, которая под­ вергается одностороннему воздействию температуры, имеются три зоны прочности. Бетон около холодной стороны характери­ зуется начальной высокой механической прочностью. Бетон около горячей стороны также является прочным, потому что имеет ке­ рамическую связь. На некотором промежуточном расстоянии между горячей и холодной зонами имеется зона пониженной прочности, которая возникает там, где высокая температура вызывает дегидратацию цемента, не являясь достаточной для создания керамической связи. При температурах до 1000° лучше применять бетоны с более высоким содержанием глино­ земистого цемента, так как такой состав имеет более высокую первоначальную механическую прочность и более низкую темпе­ ратуру образования керамической связи.

57'