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

ких бетонов точность измерения можно повысить. Для этого не­ обходимо установить зависимость коэффициента теплопроводности металлического тепломера (табл. 9) от температуры и измерять температуру tc и td дифференциальной термопарой с точным милливольтметром.

^тепл = ^100 — 0,03 (/тепл— Ю0),

где Xi00 — коэффициент теплопроводности тепломера при темпе­ ратуре 100°.

39

Для изучения теплоизо­ ляционных свойств жаро­ стойких бетонных футеровок при температурах до 600° и давлениях до 100 ати в Гипронефтемаше (инж. Н. Г. Степано­ вым и Я. О. Пинковским) сконструирован стенд, со­ стоящий из цилиндриче­ ской камеры (рис. 8), имеющей внутри футе- -ровку из жаростойкого бетона, нагревательного элемента, автоклава, бал­ лона со сжатым воздухом и щита управления с из­ мерительными приборами. При твердении футеровка может быть обработана влажным паром при по­ вышенном давлении. Ко­ эффициент теплопроводно­ сти футеровки определяет­ ся при установившемся тепловом потоке по пере­ паду температур по тол­ щине бетона при помощи двух термопар, заформованных в футеровку по изотермическим плоско­ стям. Коэффициент тепло­ проводности рассчитывает­ ся по формуле

2nl (t2 — tj) ’

где К — коэффициент теп­ лопроводности в

ккал/м час°С;

Q — количество тепла, излучаемого на­ гревателем, в ккал;

—диаметры в точ­ ках измерения температур в м;

40

и i2 — температуры соответственно в точках Di и П2; I — длина испытуемой зоны футеровки.

Затрачиваемая на нагревание футеровки мощность измеряется ваттметром. Выводы к ваттметру выполнены через отверстия, расстояние между которыми определяет длину испытуемой зоны.

Пористость, водопоглощение и объемный вес. Жаростойкие и теплоизоляционные бетоны являются пористыми телами. Раз­ меры пор, их структура и количество в бетонах различного состава разнообразны. Пористость материалов обычно подразделяют на три вида: открытую, или капиллярную; закрытую, или ваку­ ольную, и общую, или истинную. Величину открытой пористости (Пк, % объемн.) находят из выражения

пк= -^2^100% g2—gl

или из выражения

Пк = W у,

где g0 и g2 — соответственно вес сухого и водонасыщенного об­ разцов (на воздухе);

gx — вес водонасыщенного образца в воде; у — объемный вес высушенного образца;

W — количество воды, поглощаемой образцом (водопо­ глощение), в .%:

^22^2 юо%. go

Величину общей, или истинной, пористости (Пп, % объемн.) рассчитывают по формуле

Пи= (1 -

где у — объемный вес материала, ad — его удельный вес.

Пв = Пи — Пк.

Огнеупорность и деформация под нагрузкой. Все огнеупорные изделия представляют собой системы, содержащие наряду с огне­ упорной основой (скелетом) примеси, которые образуют со ске­ летом легкоплавкую эвтектическую смесь, превращающуюся при нагревании в жидкость. Способность огнеупорных материалов противостоять переходу в жидкотекучее состояние характери­ зуется огнеупорностью. Огнеупорность определяется температур

41

рой, при которой образец стандартных размеров и формы дефор­ мируется под влиянием собственного веса. Все огнеупорные изделия по ГОСТ 4385-48 разделяются по огнеупорности на три группы: 1) огнеупорные с огнеупорностью в пределах 1580— 1770°; 2) высокоогнеупорные с огнеупорностью в пределах 1770— 2000°; 3) высшей огнеупорности с огнеупорностью выше 2000°. Кроме огнеупорности, качество этих изделий характеризуется деформацией под нагрузкой при высоких температурах. Дефор­ мация определяет строительную прочность огнеупорных изделий в условиях, сходных с условиями их службы. В принятом методе определения деформации под нагрузкой стандартные образцыцилиндры (d = 36 мм, h = 50 мм) испытывают на сжатие под нагруз­ кой 2 кГ/см2 при непрерывном подъеме температуры. Резуль­ таты испытания на деформацию под нагрузкой выражают в виде кривой в координатах высота образца — температура. На кривой особо отмечаются три точки: температура начала деформации и две температуры, отвечающие 4% и 40% сжатия.

3. Химическая стойкость бетонных футеровок

Надежная работа бетонных футеровок зависит от химической стойкости бетона в агрессивных средах, действующих на него в процессе эксплуатации при рабочих температурах и давлениях.

Химическая стойкость бетонных футеровок имеет особое значение при их эксплуатации в восстановительных средах, т. е. содержащих окись углерода, метан, этан и другие углеводороды, а также в аппаратах нефтехимических производств.

Из литературных данных известно, что бетонные футеровки могут разрушаться в восстановительной среде при температурах свыше 600° в результате отложений углерода на каталитически действующих частицах железа, попадающих вместе с цементом при размоле клинкера в шаровых мельницах. Так, например, при испытании образцов бетона, изготовленных на глиноземистом цементе, в среде светильного газа наблюдалось при температуре 980° разрушение их. Железо, находящееся в сравнительно боль­ шом количестве в обычном глиноземистом цементе, катализиро­ вало реакции разложения метана и этана, содержащихся в све­ тильном газе, с выделением углерода и водорода. Этот процесс происходят с увеличением объема.

Отложение углерода в порах цементного камня является след­ ствием восстановления ГегОз с одновременным восстановлением углеводородов и окиси углерода до свободного углерода. Эти реакции протекают по уравнениям

2Fe2O34-2GO 4FeO-|-2CO2,

4FeO+ 2СО # 4Fe2O3+ 2С, 4GO # 2GO2+2C,

4Fc2O3+CH4 # 8FeO+CO2+2H2O.

42