Способ удаления ржавчины и окалины со стальных изделий

 

Использование: обработка конструкционных материалов в частности, очистк а сталей и сплавов на железной основе при подготовке поверхностей для осуществления качественной сварки, направки, нанесения защитных покрытий, окраски, механической обработки и т.д. Сущность изобретения: способ включает обработку изделия в среде паров, полученных сжиганием реакционной смеси, содержащей, мас.%: перхлорат аммония 74,5-84,5; уротропин 12,8-18,8 и хлорид меди (1) 2,7-6,7. 1 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 2

ГОСУДАР СТ ВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР ) ОПИСАНИЕ ИЗОБР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4801292/26 (22) 19.12.89 (46) 15.12.92. Бюл. N. 46 (75) П,Е.Дудейко, И.Г,Прямикова, Ю,М.Григорьев, Л,Н.Свиридов. Г.B.Êàðòàøåâ, . С,Ю.Лыков, Н,А.Пулина и Е.В.Безлюдный (56) Авторское свидетельство СССР

)ч 461167, кл. С 23 G 5/00, 1972, Авторское свидетельство СССР

N . 382776, кл, С 23 6 5/02, 1971. (54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ РЖАВЧИНЫ И

ОКАЛИНЫ СО СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Предлагаемое техническое решение относится к области обработки конструкционных материалов, преимущественно металлов, а именно к способу для очистки сталей и сплавов на железной основе от ржавчины и окалины с целью подготовки поверхностей для осуществления качественной сварки, наплавки и нанесения защитных покрытий; окраски, механической обработки и других целей, Известен способ очистки стальных изделий от коррозии, преимущественно; ржавчинь1 и окалины, заключающийся в получении паров хлористого водорода из реакционной смеси" хлористого аммония с органическими соединениями при повышенной температуре от 250 до 380 С. Температуру нагрева смеси обеспечивают в электропечи, Очистка стальных изделий по способупрототипу осуществляется следующйм образом. Готовят рабочую смесь на основе хлорида аммония в порошке с размером частиц не более 0,5 мм, в количестве 50 г и

„„5Ц„, 1781323 А1 (si)s С 23 6 5/00

© -.", «»««",« «», ЕТЕНИЯ ". » (57) Использование обработка конструкционных материалов, в частйоСти, очистКа сталей и сплавов на железйрй основе при подготовке поверхностей для осуществления качественной сварки, направки, нанесения защитных покрытий, окраски, механической обработки и т.д. Сущность изобретения: способ. включает обработку изделия в среде паров, полученных сжиганием реакционной смеси, содержащей, мас.%: перхлорат аммония 74,5 — 84,5; уротропин 12,8-18,8 йхлорид меди (1) 2,7-6,7. 1 табл., 2 ил.

«» смачивают его 10 смэ бензина Б-70, Смесь заклэдыв«ают во внутреннюю поверхность трубы, у которой на внутренней и наружной поверхностях имеются продукты коррозии в виде оксидов и гидроксидов железа, Затем трубку со смесью помещают в цилиндрическую горизонтальную электропечь, разогретую до 350 С. Образец в печи выдер>кивался в течение 35 мин, затем он

Ъ вынимался из печи и охлаждался в токе холодного воздуха примерно 30 мин, После этого рыхлйе вторичные продукты коррозии ЬЭ счищались мягким кордом. Труба обрабаты- (, 3 валась 5%-ным р-ром нитрита натрия.

Выбор описанного выше технического решения из известных аналогов обусловлен общностью рабочего газа — хлористого водорода и наличием реагента-бензина, обеспечивающего за счет окисления воздухом экзоэффект, который частично компенсирует эндоэффект разложения хлорйстого аммония, в отличие от органических соединений, применяемых в других перечисленных выше аналогах.

1781323.

Недостатками способа прототипа являются: продолжительность процесса, из-за длительного нагрева электропечи до температуры интенсивной диссоциации хлори- 5 стого аммония, примерно 350 С; громоздкость, дороговизна и необходиM0cTb привязки оборудования к источникам эн.ергопитания; зависимость габаритных размеров об- 10 рабатываемых деталей от размера камеры электропе чи; значительные энергозатраты; йевозможность проведенйя процесса очистки от ржавчины и окалины автономно, 15 йап ример, в полевых условиях.

Целью изобретения удаления ржавчины и окалийы со стальных изделий является сокращение времени и упрощение"процесса., -., 20

Поставленйая цель достигается путем сжигания реакционной смесй; которая генерирует газообразные продукты сгорания, активные по отношению к ржавчийе и ока- лине стальных изделий;,. 25

Сущностью предлагаемого способа, включающего обработку в среде паров, содержащих хлористый водорбд, полученных путем использоваййя реакционной смеси, отличающегося тем, что сжигают реакцион- 30 .ную смесь, содержащую, мэс.ф перхлорат аммония 74,5-84,5, уротропин 12,8 18,8.и хлорид меди (1) 2,7 — 6,7.

Предлагаемое техническое решение предназначено для обработки конструкци- 35 онных материалов из углеродистых и легированных" сталей, например; марок; Ст

1...Ст7, У7, У8, У13, 15I ЗОГ, 40Г; 50Г2, 65Т и других, подверженных атмосферной коррозии; :: - .. " 40

Существенным отлйчительным йризнаком предлагаемого технического решения является то, что достижение цели обеспечивается парогазообразнйми продуктами (HCI и Н20), активными по отношению к 45 ржавчине и окалйне и имеющими высокую температуру 600-1000 С.

Для приготовления см сей использовали компоненты, удовлетворяющие требова- ниям технических условий и ГОСТ . аммоний 50

-хлорнокислый (NH4CI0<) ТУ 6-09-3876-75; гек.саметилентетрамин (уротропин), (СН2)бй4) ТУ 6-09-09-353-74; медь однохлористая (CuCI) ГОСТ 4164 — 74.

Пример 1. Приготовление реакцион- 55 ной смеси.

Например, @ля приготовления смеси в количестве 50 г по варианту 1 берут 39,75 r. перхлората аммония, предварительно высушенного до остаточной влажности 0,2 и измельченного до размера частиц 100-250 мкм; 7,9 г уротропина, с размером частиц

100-250 мкм, и 2,35 r однохлористой меди с размером частиц 100- 250 мкм. Аналогично готовят другие варианты смеси.

Сухие компоненты тщательно перемешивают до получейия однородной смеси в течение 3 — 5 мин вручную на клеенке или кальке с помощью резиновой пробки, или в лабораторном смесителе. Готовую смесь используют в порошке или в виде зарядов диаметром 15-40 мм уплотненных на прессе с помощью прессинструмента до относительной плотности 0,65 — 0,7.

Пример 2 поясняет снятие ржавчины с мелких деталей.

В герметичную емкость (реактор) из коррозионно-устойчивого материала, например, из нержавеющей стали, помещают нэвеску смеси в фарфоровом тигле; Реактор (см.фиг.1), где 1 вторичный прибор (милливольтметр); 2 штуцер для подачи воды; 3 крышка реактора; 4 контакты электроспирали; 5 тигель со смесью; 6 термопара; 7 реактор; 8 ржавые детали; 9 штуцер для слива

npoMblBHblx вод закрывают и инициируют электроспиралью горение смеси, .Температуру в реакторе"контролируют при помощи хромель-копелевой термопары, помещенной в защитный чехол из коррозионно-устойчивого материала, например, керамики.

После окончания горения смеси и выравнивания температуры в реакторе до комнатной (не более 30 — 40 С) интенсивное реагирование реакционной газовой смеси с поверхностью деталей практически завершается. В реактор подают через специаль ный штуцер порционно воду или 5-10 g,-ный р-р нитрита натрия через распылитель, Детали внутри реактора йодвергают душированию водой или 5-1)% раствором нитрита натрия для смыва с их поверхности хорошо растворимого в воде хлорида железа, который направляют далее на регенерацию.

Промывку деталей водой осуществляют несколько раз. Контроль промывных вод на отсутствие хлорида железа проводят одним из методов качественного химического анализа, например, с использованием высокочувствительной реакции раствора нитрата серебра нэ хлор-ион. Сушку осуществляют теплым, сжатым воздухом.

Пример 3 поясняет снятие ржавчины в трубах малого диаметра.

В отверстие или штуцер в трубе помещают прессованный заряд из смеси, Отверстие или штуцер в трубе герметизируют специальной пробкой с контактами для электрозапала.

5 17813с3 6

Заряд из смеси поджигают электроспи- 80), Внутренняя поверхность трубы содерралью или через подсыпку запальной сме- жит ровный тонкий слой ржавчины, толщиси. Температура обработки регулируется ной 1мм. Коррозия атмосферная. экспериментально массой реакционной смеси и может достигать 1000 С, После Образец трубы. помещался на сетку из окончания горения смеси и остывания сте- 5 цветного металла, или .подвешивался в канок трубы производят ее промывку. водой меру, или реактор иэ:-коррозионно-устойчийли 5-10/, раствором нитрита натрия до вого материала, например; нержавеющей полного удаления со стенок трубы хлорида стали, керамики, или огнеуйорной глины, железа. Сушку осуществляют теплым, сжа- для исключения-расхода рабочйх газов на тым воздухом. .: ..,: 10 активное контактирование с внутрейней поПример 4 поясняет удаление ржавчи- . верхностью емкости (см.фиг.2, где 10 — рены с внутренних стенок емкостей, цйстерн, актор (термостат); 11 — подставка; 12— отсеков трюмов кораблей, хранилищ и т.д.. емкость для сбора шлака; 13 — образец акУдаление ржавчийы проводят сжигали- . тивной смеси; 14-.сетка; 15 — обрабатываеем определенного количества смеси "в уп- 15 мая деталь; 16. — изоляция (асбест, лотненном или порошокообразном виде с керамика). учетом площади очищаемой поверхности и — Реакциойная смесь в количестве 50 r в последующим смыванием продуктов реак-: порошке илй уплотненном виде помещации со стенок водой или 5 — t0% раствором лось в камеру на подложку. Камера или ренйтрита натрия иэ шланга или.распылителя. 20 актор плотно закрывались, горейие смеси

Сушку проводят теплым; сжатьич воздухом, йнициировалось дистанционно с помощью

Пример 5 поясняет порядок раСчета . электроспйрали. Время очистки подбираколичества смеси, необходимой для удале- лось экспериментально. В данйом опыте, ния ржавчйны с заданной площади поверх- для более наглядной cpàâíèMîcòè спосоности. - 25 бов, составляло также 35 мий. После обра4,1. Удаление ржавчины в герметичной . ботки газы выпускались в отводную трубу и емкости: .. —.. " - отправлялись на регенерацию, а образец

S . .. "охлаждался в естественных условиях илй в

q . токе холодного воздуха. Вторичные продукгде m — масса смеси, г:, 30 ты коррозии счищались мягким Kîpðoì. При

S ïîâåðõHîñòüобработки, м; . испытании различных вариантов способа г. г

q — удельная поверхность обработки, . измерялись следующие характеристики; м /г;, ." скорость реагирования — определяют

-б г

В предлагаемом техническом решении как частное от деления высотй образца (мм) . q =7-8 10 м /г : . 35 ко времени реагирования (с);

5,2. Удаление ржавчины с открытой по- общее количество газообразных проверхности: " . дуктов — волюмометрическим методом, а

S HC1 — по поглощению химическими реагентами; . где m — масса смеси, г; . 40 эффективность снятия ржавчины визуk — опытный коэффициент, учитываю-. ально и весовым методом по убыли веса щий. полезное воздействие газов при сжига- исходного образца; нии смеси на открытом воздухе, который скорость образования реакционных гаравен 0,25-0,35; зов смеси, м lг с —. определяют, как частное г

S — поверхность обработки, м; . 45 от обьема реакцйонных газообразных npoq — удельная поверхность обработки, дуктов с 1 r смеси ко времени реагирования мг/г..:.:: " смеси (с);

Преимущества предлагаемого техниче- удельная поверхность обработкй м /r— г ского решения, по сравнению с прототи- площадь очищаемой поверхности(м ), отне. пом, иллюстрируются приведенными ниже 50 сенная к единице массы, г; экспериментальными данными, табл,1. Для температура реагирования — замеряют сравнения результатов экспериментов ис- с помощью хромель-копелевой или вольфпытания проводили в идентичных условиях со способом-прототипом.

Образец трубы, длиной 200 мм, наруж- 55 ным диаметром 60 мм, толщиной стенки 6 мм, имеющей на наружной поверхности продукты ржавчины и окалины толщиной

0 5 мм (степень окисления А по ГОСТ 9.402рам-рениевой термопары, помещенной в реактор в защитном чехле; например, из керамики.

При содержании NHpCI0< более 84,5 мас. система трудно воспламеняется и не образует активных продуктов.

7... 1781323 8

Техйико-экономическая эфлектйяность

Оценка эффективности сравниваемых составов

Содеряание компонентов, нас.2 (вес.u.) Компоненты и характеристики

Прототип

Предлагаемое техническое решение (1 (3 (4 (5 (б

011ь С10Ь (С14 )ь 11ь

83,0

15,0

2,0

85,0

12, О

84,5 74,0

12,8 19,0

2,7 7,0

74,5

18,8

6,7

79,5

15 а

4,7

3,0

СиСТ

ИН,СТ

Бензин Б-70

83,3-87,7 (100)

16,7-12,3 (14-20) О 0 О О

)(лительность Время йагрева

О процесса, ннн печи до T=350 С О

60-80

35 35

Время обработ". / ки, нин 35

35 35

35 35

95- 115

35 35

Обшие затраты времени, нин

35 35

Скорость образования реак» ционных газов смеси, му/г с 10 (Скорость реагирования мм/с) 10 9,4

9 3 Ватухает 1О 5

10,7

2,83 (1,4) . (1,0) (1,5) (1,3) (0,167) (1.2) Визуальная оценка эффектив" ности снятия рвавчины

Снимается полностью

Убыль нассы г образца . Ф

11,0

5,5

10,5-1!,5

5,0-5,5

9,4

4,5

9,0

4,3

11,5

5,5

11,5

5,5

6-7 . 4-5

Удельная поверхность обработки, мт/г.10

6-7

3-4

7-8

5-6

Количество газообразных . продуктов,. реакционноспо-; собных h01отношению к ркавчине мз/г 10 а о

Темпеоатура реагирования, С

141 160 140

500 600

157 340

350

150

При содержании ВНОСЯ) менее 74,5 мас.% снижается количество активных продуктов-и качество очисжй От ржавчины.

При содержании (СНг)6% более 18,8 мас.% уменьшается количество активных продуктов и ниже эффективность очистки, При содержании (СНг)6Й4 мейее 12,8 мас.% затрудняется воспламе((ение смеси и не образуются активные продукты.

При содержаний CuCI более 6,7 мас.%

" снижается доля активных продуктов по отношению к ржавчине и тем самым эффективность ее удаления, При содержании CuCI менее 2 8 мас.% увеличивается скорость реагирования и одновременно, вследствие диспергирования компонентов, снижается выход реакционного газа — 14CI, По предлагаемому "Способу удаления ржавчины и окталины со стальных иэделий" время операции в 1,5-.3 раза ниже за счет исключения подготовительного времени, необходимого для разогрева электропечи, более высокой:скорости образования реакционноспособййх газов и более высокой темпера гуры реагированйя.

Скорость подъема температуры путем сжигания реакциойной смеси по предлагае- мому техническому решению составляет от

100 до 200 С/с, в то время как скорость подъема температуры в известных отечественных электропечах, вследствие их боль5 шой теплоемкости, в среднем, на порядок ниже.

Дополнительным преимуществом пред.лагаемого способа удаления ржавчины и окалины является его простота, автоном10 ность, возможность очистки от ржавчины крупногабаритных иэделий в полевых условиях в отсутствие специального дорогостоя щего оборудова ния без затрат электроэнергии.

15 формула изобретения

Способ удаления ржавчины и окалины со стальных изделий, включающий обработку в среде паров, содержащих хлористый

20 водород, полученных.из реакционной смеси; отл ича ю щи йся тем,что, с целью сокращения времени и упрощения процесса, в качестве реакционной смеси берут смесь, содержащую, мас.%:

25 перхлорат аммония 74,5-84,5 уротропин .. 12,8-18,8. хдорид меди (1) 2,7-6,7 а пары получают путем ее сжигания.

Есть от Не снима- Есть от- Снинается дельные :: ется дельные полностью продукты продукты коррозии коррозии

1781323

На логлащение v де2Рнц) ОциО

Составитель Г. Дудилко

Редактор Т. Полионова Техред М.Моргентал Корректор Л. Филь

Заказ 4257 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101