СОСТАВ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ СТАЛЬНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 2021 года по МПК C03C8/02 

Изобретение относится к области получения высококремнеземистых эмалевых покрытий для стальной химической аппаратуры, обладающих высокими показателями химической стойкости ко всем группам реагентов, и может быть использовано для антикоррозионной защиты стальной аппаратуры, применяемой в химической, фармацевтической, нефтяной промышленности.

Известен состав защитного композиционного стеклоэмалевого покрытия, который способствует защите стали от эррозионно-коррозионного износа в процессе эксплуатации, и может быть использовано в машиностроении, нефтяной и газовой промышленности (Патент РФ №2145583, опубликован 20.02.2000 МПК С03С 8/14 (2000.01)), содержащий следующие компоненты: фритта 100, глина 5, песок тонкомолотый 10, бура 1, глиноземистое волокно 10-12, причем фритта имеет следующий состав, мас. %:

SiO₂ 55,6-66,0 Na₂O 10,7-15,6 K₂O 4,6-6,0 B₂O₃ 1,6-2,0 CaO 2,2-3,0 Co₂O₃ 0,6-0,8 Li₂O 8,5-10,0 ZrO₂ 4,6-5,5 Sr 1,2-1,5

Также известен состав стеклоэмалевого покрытия для эмалирования стали (Патент РФ 2646077 опубликован 01.03.2018 МПК С03С 8/04 (2006.01), содержащий следующие компоненты, мас. %:

SiO₂ 40,2-45,7 Sb₂O₃ 0,5-1,0 ZnO 6,0-8,0 Na₂O 0,5-1,5 Al₂O₃ 18,0-21,0 BaO 0,3-0,5 CaO 0,3-0,5 B₂O₃ 6,0-7,5 K₂O 2,0-2,5 TiO₂ 2,0-2,5 Sm₂O₃ 2,0-2,5 ZrO₂ 14,0-16,0

Недостатком указанных выше составов является недостаточная кислото- и износостойкость изделий, наличие редких компонентов, таких как Sm₂O₃.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является состав эмаль ЭСП 200, соответствующий ГОСТ 22405-80, содержащий следующие компоненты, мас. %:

SiO₂ 47-53 B₂O₃ 11-17 Na₂O 12-18 Al₂O₃ 7-11 K₂O 1-3 СаО 3-10 Со₂О₃ 0,5-2,5 TiO₂ не более 8 F не более 6

Недостатком указанного эмалевого покрытия является недостаточная химическая стойкость.

Задачей изобретения является увеличение срока службы, эмалированной стальной и химической аппаратуры за счет повышения химической стойкости высококремнеземистых стеклокристаллических покрытий.

Технический результат изобретения - повышение химической и износостойкости высококремнеземистых стеклокристаллических покрытий для стальной химической аппаратуры. Указанный технический результат изобретения достигается тем, что составы высококремнеземистых покрытий для стальной химической аппаратуры, включают в себя SiO₂, B₂O₃, Na₂O, K₂O, CaO, Li₂O, соединения TiO₂, SrO, ZrO₂, увеличивающие химическую стойкость, а также оксид Co₂O₃, повышающий прочность сцепления стеклоэмалевого покрытия и загрунтованной стальной основой изделия, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

SiO₂ 54,11-54,55 В₂О₃ 2,76-2,89 Na₂O 15,5-15,7 Li₂O 9,88-9,96 K₂O 3,36-4,46 CaO 2,80-2,86 SrO 2,85-3,17 ZrO₂ 5,41-5,45 Со₂О₃ 1,59-1,61 TiO₂ 0,38 MoO₃ 0,49-0,93

Химически стойкие высококремнеземистые покрытия для стальной химической аппаратуры получают следующим образом. Используют следующие сырьевые материалы: песок, борная кислота, кальцинированная сода, углекислый литий, мел, аммоний молибденовокислый, циркон, карбонат стронция, оксид кобальта, селитра калиевая и натриевая, диоксид титана. Сырьевые материалы измельчают в шаровой мельнице сухого помола до размера частиц не более 2 мм. Все компоненты шихты высококремнеземистого стеклоэмалевого покрытия взвешивают, тщательно перемешивают и сплавляют при температуре 1300-1350°С в течении часа. Готовый расплав стеклоэмали гранулируют путем выливания в воду.

Пример 1. Для проведения испытания был принят следующий состав высококремнеземистого стеклоэмалевого покрытия для стальной химической аппаратуры, мас. %:

SiO₂ 54,11 B₂O₃ 2,89 Na₂O 15,6 Li₂O 9,88 K₂O 4,44 CaO 2,86 SrO 3,17 ZrO₂ 5,41 Co₂O₃ 1,59

Сумма: 100.

Полученная после гранулирования стекловидная фритта измельчается до прохождения через сито с размером ячеек 6000 отв/см². Далее фритту в виде шликерной суспензии с влажностью 40% наносят на поверхность стальных загрунтованных образцов, после чего образцы подвергают сушке в сушильном шкафу при температуре 70-100°С в течение 10 минут. Обжиг эмалевого покрытия ведут в муфельной электрической печи при температуре 780-820°С с выдержкой 3 мин. Полученный стеклогранулят и стеклоэмалевое покрытие для стали подвергались испытаниям по определению химической и коррозионной стойкости согласно ГОСТ 29020-91, ГОСТ 52569-2006, соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклоэмалевого покрытия составляет 70%, щелочестойкость 71%, кистолостойкость гранулята 66%, щелочестойкость 68%.

Пример 2. Для проведения испытания был принят следующий состав высококремнеземистого стеклоэмалевого покрытия для стальной химической аппаратуры, мас. %:

SiO₂ 54,55 В₂О₃ 2,76 Na₂O 15,7 Li₂O 9,96 K₂O 3,46 CaO 2,80 SrO 2,85 ZrO₂ 5,45 Со₂О₃ 1,61 МоО₃ 0,49 TO₂ 0,38

Сумма: 100.

Полученная после гранулирования стекловидная фритта измельчается до прохождения через сито с размером ячеек 6000 отв/см². Тонко измельченную фритту в виде шликерной суспензии с влажностью 40% наносят на поверхность стальных загрунтованных образцов методом облива, таким образом, и в таком количестве, чтобы в любой точке поверхности соблюдалось постоянство слоя заданной толщины.

Далее эмалированные стальные образцы подвергают сушке в сушильном шкафу при температуре 70-100°С в течение 10 минут. Обжиг эмалевого покрытия ведут в муфельной электрической печи при температуре 780-820°С с выдержкой 3 мин. Полученный стеклогранулят и стеклоэмалевое покрытие для стали подвергались испытаниям по определению химической и коррозионной стойкости согласно ГОСТ 29020-91, ГОСТ 52569-2006, соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклоэмалевого покрытия составляет 82%, а щелочестойкость 78%, кистолостойксоть гранулята 77%, щелочестойкость 75%.

Пример 3. Для проведения испытания был принят следующий состав высококремнеземистого стеклоэмалевого покрытия для стальной химической аппаратуры, мас. %:

SiO₂ 54,52 B₂O₃ 2,78 Na₂O 15,5 K₂O 3,45 Li₂O 9,96 CaO 2,80 SrO 2,85 ZrO₂ 5,45 Со₂О₃ 1,61 МоО₃ 0,93

Сумма: 100.

Полученная после гранулирования стекловидная фритта измельчается до прохождения через сито с размером ячеек 6000 отв/см². Тонко измельченную фритту в виде шликерной суспензии с влажностью 40% наносят на поверхность стальных загрунтованных образцов методом облива, таким образом, и в таком количестве, чтобы в любой точке поверхности соблюдалось постоянство слоя заданной толщины.

Далее эмалированные стальные образцы подвергают сушке в сушильном шкафу при температуре 70-100°С в течение 10 минут. Обжиг эмалевого покрытия ведут в муфельной электрической печи при температуре 780-820°С с выдержкой 3 мин. Полученный стеклогранулят и стеклоэмалевое покрытие для стали подвергались испытаниям по определению химической и коррозионной стойкости согласно ГОСТ 29020-91, ГОСТ 52569-2006, соответственно. В результате испытаний кислотостойкость стеклоэмалевого покрытия составляет 74%, а щелочестойкость 73%, кистолостойксоть гранулята 70%, щелочестойкость 68%.

Изобретение относится к получению высококремнеземистых стеклокристаллических стеклоэмалевых покрытий для стальной химической аппаратуры, обладающих высокими показателями химической стойкости ко всем группам реагентов, и может быть использовано в химической, фармацевтической, нефтяной отраслях промышленности. Технический результат заключается в повышении химической износостойкости высококремнеземистых стеклокристаллических покрытий. Высококремнеземистое стеклокристаллическое покрытие для стальной химической аппаратуры включает следующее соотношение компонентов, мас. %: SiO₂ - 54,11-54,55; В₂О₃ - 2,76-2,89; Na₂O - 15,5-15,7; Li₂O - 9,88-9,96; К₂О - 3,36-4,46; CaO - 2,80-2,86; SrO - 2,85-3,17; ZrO₂ - 5,41-5,45; Co₂O₃ - 1,59-1,61; TiO₂ - 0,38; MoO₃ - 0,49-0,93. 3 пр.

Высококремнеземистое стеклокристаллическое покрытие для стальной химической аппаратуры, включающее SiO₂, В₂О₃, Na₂O, К₂О, Li₂O, CaO, SrO, ZrO₂, Co₂O₃, MoO₃, TiO₂, отличающееся высокими показателями химической стойкости при следующем соотношении компонентов, мас. %:

SiO₂ 54,11-54,55 В₂О₃ 2,76-2,89 Na₂O 15,5-15,7 Li₂O 9,88-9,96 К₂О 3,36-4,46 CaO 2,80-2,86 SrO 2,85-3,17 ZrO₂ 5,41-5,45 Co₂O₃ 1,59-1,61 TiO₂ 0,38 MoO₃ 0,49-0,93