Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии изготовления особо коррозионностойких реакторов химических производств, работающих с использованием сильных кислот при повышенных температурах

Докладчик: Голковский Михаил Гедалиевич

Должность: старший научный сотрудник, старший научный сотрудник

Цель проекта:
Одной из основных причин выхода из строя реакторов химических производств, работающих с использованием агрессивных сред при повышенных температурах, является коррозионное разрушение контактирующих с агрессивной средой стенок. Работа ставит своей целью популяризацию нового, не применявшегося ранее метода изготовления сплавов титана с тугоплавкими элементами:танталом, ниобием, цирконием с применением обладающего высокой проникающей способностью электронного пучка, выпущенного в атмосферу. Исследование предусматривает отработку элементов технологии изготовления реакторов химических производств со стенками из титана, покрытыми с внутренней стороны относительно толстым (1 – 2,5 мм) легированным слоем, содержащим в качестве легирующих элементов тантал, ниобий, цирконий или их сочетания. Кроме наплавки антикоррозионного слоя на титановую подложку будут отработаны элементы технологии формирования слоя нержавеющих сталей разных марок на основе из простой малоуглеродистой стали.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения проекта должна быть составлено техническое задание и отработаны элементы технологии для изготовления экспериментального реактора со стенками из титана, покрытыми с внутренней стороны относительно толстым слоем сплава титана с тугоплавкими элементами:танталом, ниобием, цирконием с применением обладающего
высокой проникающей способностью электронного пучка, выпущенного в атмосферу.
Толщина антикоррозионного покрытия будет составлять 1 - 3 мм, концентрация легирующих элементов будет доводиться до 40 вес.%. Будут отработаны элементы технологии сварки и вальцовки полученных материалов.
Данный метод изготовления композиционных коррозионностойких материалов не применялся ранее. Известны лишь методы изготовления тонких покрытий из тантала, толщиной около 50 мкм на титановой основе и метод сварки взрывом танталового листа с титановым. Но сварка взрывом не обеспечивает достаточного сцепления по слою соприкосновения листов при термических напряжениях и изгибе.
Заявленные результаты будут получены в результате отработки и оптимизации режимов наплавки, технологических приёмов сварки и вальцовки полученных листовых материалов.
Помимо наплавки на титан будет осуществляться наплавка порошков никеля и хрома на простую углеродистую сталь с формированием в результате толстого (1,5 - 3,5) мм поверхностного слоя слоя нержавеющей стали разных марок. Суммарная концентрация легирующих компонентов будет достигать 50%.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Потребителями результатов работы могут быть предприятия химической отрасли, в которых в
технологическом процессе используются переработка в сильных кислотах, таких как азотная, серная,
соляная или их смеси при высокой концентрации и температуре реагентов.
Одна из областей применения – предприятия нефтегазохимии, которые производят азотную кислоту.
Производство азотной кислоты относится к крупнотоннажному производству. Применение коррозионностойких реакторов актуально как на стадии получения первичной азотной кислоты с концентрацией до 58%, так и на стадии её обезвоживания для повышения концентрации до 98%.
Кроме нефтегазовой отрасли, использование особо коррозионностойких реакторов актуально для атомной
промышленности при переработке отработавшего ядерного топлива. В настоящее время основным
методом переработки является PUREX процесс, включающий много стадий. Наиболее очевидна актуальность
использования реакторов предлагаемого в проекте типа на первой стадии переработки топлива, когда
порубленные на куски ТВЭЛы отработавшего топлива погружаются в реактор с горячей азотной кислотой
с целью полного растворения содержащегося в оболочках топлива.

Текущие результаты проекта:
Проводится патентный поиск. Выполняется литературный обзор. Отработаны ряд режимов наплавки легирующих компонентов на титановые и стальные основы. Опробована одно, двух и трёхслойная наплавка. Толщина наплавленных слоёв составляет 1,5 - 3 мм. Заканчивается доработка аргоновой камеры для наплавки легирующих порошковых компонентов с применением высоковольтного электронного пучка, выпущенного в атмосферу аргона.