Какой материал разрушается под воздействием масляных жидкостей
Перейти к содержимому

Какой материал разрушается под воздействием масляных жидкостей

  • автор:

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ): проблемы и решения

В последнее время в процессах металлообработки все чаще и чаще стали применяться так называемые смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

В термине «смазочно-охлаждающие жидкости» уже кроется объяснение о предназначении этой продукции — смазывать и охлаждать. Для чего нужна такая функциональность СОЖ? Каждый, кому доводилось поработать дрелью или перфоратором, знает, что после пары дырок, проделанных в стене, температура сверла становится очень высокой — попытка его сменить заканчивается слегка ошпаренными пальцами. Теперь не сложно представить, какие нагрузки испытывают используемые в обработке материалов (особенно металлов) станки и инструменты.

Вот почему смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) являются обязательным элементом большинства технологических процессов обработки металлов и различных материалов резанием и давлением. Точение, фрезерование, сверление, шлифование и другие процессы обработки резанием сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов, неметаллических конструкционных материалов, штамповка и прокатка металлов характеризуются большими статическими и динамическими нагрузками, высокими температурами, воздействием обрабатываемого материала на режущий инструмент, штамповочное и прокатное оборудование.

В этих условиях основное назначение СОЖ — уменьшить температуру, силовые параметры обработки и износ режущего инструмента, штампов и валков, обеспечить удовлетворительное качество обработанной поверхности (рис.1).

Так каково же все-таки основное назначение СОЖ? Данные жидкости выполняют ряд функций, которые призваны значительно усовершенствовать процесс обработки металлов:

  1. СОЖ удаляет стружку, грязь, пыль и другие загрязнения с места контакта инструмента и металла, что препятствует нарушению структуры металла под воздействием высоких температур;
  2. Диспергирование обрабатываемых металлов, в результате данной операции их поверхность разрушается, поэтому на выполнение работ затрачивается меньше энергии.
  3. Смазывание поверхностей, которое происходит в зоне контакта заготовки и инструмента, за счет чего оборудование уже не испытывает столь высоких нагрузок и возрастает срок его эксплуатации.
  4. Охлаждающая функция.

Классификация смазочно-охлаждающих жидкостей и присадок

Огромный ассортимент выпускаемой технической продукции, представленной сейчас на рынке металлообработки, требует определенного структурирования. Но, следует отметить, что конкретных квалификационных стандартов для СОЖ не разработано. Однако существует достаточно распространенное деление СОЖ на следующие группы:

  1. Масляные. Создаются они на базе масла (чаще всего минерального), которое и отвечает за снижение трения в местах контакта инструмента. С целью улучшить рабочие показатели в состав также входят пакеты присадок с определенными характеристиками.

Водосмешиваемые. Состав данных СОЖ достаточно разнообразен: эмульгаторы, спирты, масла, электролиты, присадки и другие вещества. Перед применением необходимо приготовить эмульсию, свойства которой будут во многом зависеть от процентного содержания воды.

Существует три типа водосмешиваемых концентратов СОЖ с различными эксплуатационными характеристиками:

  • эмульгирующаяся (эмульсол), или обычная, — концентрат СОЖ с высоким содержанием масла (60-75%), после разбавления водой образующий грубую эмульсию молочного вида;
  • полусинтетическая — концентрат СОЖ с низким или средним содержанием масла (10-50%), при смешивании с водой образующий полупрозрачную микроэмульсию; синтетическая — концентрат СОЖ, не содержащий масла и образующий с водой чистый химический раствор, — обычно используется при шлифовании.

Большую роль на характеристики смазочно-охлаждающих жидкостей также оказывают присадки, поэтому следует выделить и их основные виды:

  1. Антикоррозийные присадки, предназначенные для защиты поверхности металлов во время их обработки под воздействием экстремальных нагрузок.
  2. Противоизносные присадки позволяют уменьшить износ и старение инструментов, а также отдельных деталей и узлов станков при тяжелых условиях эксплуатации, тем смым продлевая срок службы оборудования.
  3. Противозадирные присадки предотвращают повреждение поверхностей инструмента во время обработки металлов.
  4. Антитуманные присадки противодействуют появлению тумана от масляных СОЖ, который негативно сказывается на работе станков и вызывает заболевания дыхательной системы работающих.
  5. Антипенные присадки продлевают срок службы самих смазочно-охлаждающих жидкостей, оберегая их от образования пены, губительно влияющей на свойства СОЖ.

Как правильно выбрать СОЖ?

Поскольку особенности технологического процесса определяются множеством факторов, например видом и условиями эксплуатации оборудования, типом обрабатываемых материалов и т. д., ни одна смазочно-охлаждающая жидкость не может обеспечить оптимальное смазывание, охлаждение и защиту инструмента и заготовки для всех возможных операций обработки.

Во-первых, для достижения наилучших результатов в работе следует правильно подобрать СОЖ к конкретному виду обработки (резание, литье под давлением, горячая штамповка и т.д.), определить требования к СОЖ в зависимости от проблем, возникающих при данном процессе (перегревается оборудование, следовательно, необходима охлаждающая способность СОЖ; прогорание смазки при высоких температурных режимах, следовательно, необходима высокая термостойкость смазки), а также настроить корректную подачу жидкости. От последнего фактора будет во многом зависеть моющая и охлаждающая способности.

Во-вторых, крайне важно для конкретных операций обработки конкретного материала подобрать уровень концентрации СОЖ, т.е. степень разбавления концентрата. Правильно выбранная концентрация (обычно от 3 до 10%) обеспечивает оптимальные эксплуатационные характеристики жидкости. Из этого следует, что применять СОЖ следует именно в той концентрации, которая рекомендована поставщиком. Слишком высокая концентрация может вызвать такие проблемы, как раздражение кожи и дыхательной системы у работников, вспенивание и плохая фильтрация жидкости. Слишком низкая концентрация также может привести к серьезным проблемам — размножению бактерий, коррозии и снижению качества обработки поверхности.

Кроме того, в процессе использования неизбежно происходит смешение СОЖ и масел, используемых для смазки направляющих станка и в его гидравлических системах. Поэтому необходимо использовать смазочные материалы, полностью совместимые с водосмешиваемой СОЖ, что помогает избежать накопления «захваченного масла».

После того как правильный тип СОЖ и рабочая концентрация были выбраны, крайне важно постоянно контролировать состояние жидкости. Необходимо отслеживать четыре параметра: концентрацию жидкости, уровень рН, количество бактерий и грибков, концентрацию растворенных солей и жесткость жидкости. Концентрация жидкости является наиболее важным контрольным фактором, ее необходимо проверять и регистрировать фактический уровень. Данные операции желательно проводить ежедневно или еженедельно в начале каждого рабочего дня или смены.

В процессе эксплуатации охлаждающей жидкости ее концентрация может существенно меняться из-за испарения воды в результате выделения тепла в процессе резки, а также из-за потерь вследствие циркуляции под высоким давлением. Это может привести к таким проблемам, как снижение показателя pH и повышение бактериальной активности, что сокращает срок службы рабочей жидкости, снижает качество продукции и увеличивает затраты.

Важно еще раз подчеркнуть, что, следуя вышеприведенным рекомендациям, предприятие сможет существенно увеличить производительность технологических процессов и в конечном итоге общую эффективность производства.

Уход за СОЖ и их замена

Важным резервом повышения производительности оборудования в металлообрабатывающем производстве является рациональное применение СОЖ, позволяющих увеличить стойкость режущего инструмента, улучшить качество обрабатываемой поверхности, обеспечить межоперационную защиту от коррозии. Оптимальное использование СОЖ возможно только при рациональной организации всех этапов их эксплуатации: транспортирования и хранения, приготовления и регенерации СОЖ.

  1. Хранение концентрата СОЖ. Во избежание потери технологических свойств СОЖ, в частности ее расслоения, концентрат СОЖ должен хранится только в закрытом вентилируемом помещении, исключающем скопление влаги и грязи на упаковке. Температура в помещении должна быть в пределах от +50 С до +400 С. Не допускается замораживание продукта. Для хранения СОЖ нельзя использовать емкости с внутренним гальваническим покрытие.
  2. Приготовление рабочих эмульсий. Качество рабочей эмульсии определяет её эксплуатационные свойства и срок службы. Для получения микроэмульсий используют различные диспергирующие устройства: гомогенизаторы, кавитаторы и коллоидные мельницы. Наиболее эффективными являются устройства ультразвукового диспергирования.

Рабочие эмульсии СОЖ получают смешением расчетных количеств воды и концентрата. Концентрат всегда добавляется в воду, а не наоборот. Добавление воды в концентрат может привести к образованию комков или желеобразных сгустков. Концентрат эмульсии перед добавлением в воду должен быть равномерно перемешан. Для этого закрытую бочку рекомендуется покатать.

Кроме того, вода должна иметь определенную, рекомендуемую для данной СОЖ, жесткость. Оптимальная жесткость воды лежит в пределах 175 – 350 ppm CaCO3. При жесткости воды более 440 ppm CaCO3 может ухудшиться стабильность эмульсии из-за образования и выпадения мыл. В этом случае рекомендуется умягчение воды. При очень низкой жесткости, менее 175 ppm CaCO3, может повыситься пенообразование.

Замена СОЖ. Основные этапы заключаются в следующем:

Перед заливкой свежей эмульсии, в сливаемую жидкость надо добавить очиститель системы и работать в обычном режиме в течение рабочей смены (8 — 12 часов). Слить отработанную жидкость в заранее приготовленные емкости для направления на утилизацию.

Осмотреть и очистить емкости и трубопроводы системы (или бачки для эмульсий в индивидуальных станках) от неорганических примесей, таких как металлическая стружка и абразив, и органических отложений в виде осадков, пленок.

Заполнить систему водой. При необходимости добавить в воду очиститель. Запустить систему в режиме циркуляции на 2 — 4 часа. Слить промывочный раствор . Используя смеситель, залить свежую СОЖ в нужной концентрации до рабочего уровня. Не проводить смешение добавлением воды в концентрат.

Запустить систему в режиме циркуляции для гомогенного перемешивания не менее чем на 1 час (в зависимости от объёма системы). При необходимости довести до нужного уровня концентрацию СОЖ.

После этого система (станок) готова к работе. Проведенная таким образом замена способствует максимальному сроку службы новой рабочей эмульсии.

Уход за водосмешиваемыми СОЖ

В процессе эксплуатации СОЖ возможно некоторое ухудшение технологических показателей металлообработки, появление неприятных запахов, изменение цвета, расслоение, потеря защитных антикоррозионных свойств. Это связано с изменением концентрации эмульсии. Для поддержания свойств СОЖ необходим текущий контроль и корректировка качества рабочих эмульсий.

Периодичность контроля регламентирована:

  • для масляных СОЖ – не реже одного раза в месяц;
  • для эмульсий – не реже одного раза в неделю.

У водосмешиваемых СОЖ рекомендуется контролировать внешний вид, запах, концентрацию, pH, антикоррозионные свойства, содержание «инородного масла», механических примесей и микроорганизмов.

Внешний вид и запах контролируются практически ежедневно и могут косвенно свидетельствовать об изменении некоторых других качественных характеристик СОЖ. Например, при молочно-белом цвете свежеприготовленной эмульсии синевато-белый оттенок свидетельствует о ее заниженной концентрации, белый цвет с желтым или коричневым оттенком – о наличии «инородного масла», серый оттенок – о наличии примесей металла.

По однородности эмульсии можно судить о ее стабильности. Появление гнилостного запаха указывает на поражение эмульсии бактериями.

Все методы контроля качества СОЖ обычно представлены в техничсеком описании на продукт.

Проблемы, возникающие в процессе эксплуатации СОЖ

При неправильной эксплуатации жидкости и отсутствии контроля над основными физико-химическими показателями могут возникать отклонения в качестве обрабатываемой поверхности (задиры, высокая шероховатость и т.д.), антикоррозионной защите, износе и стойкости инструмента.

Изменение органолептических и гигиенических свойств жидкости может проявляться возникновением сильного неприятного запаха сероводорода, изменением цвета жидкости, появлением негативного воздействия на оператора (раздражение кожи и слизистых оболочек). Кроме того может наблюдаться расслоение и пенообразование СОЖ, бактериальное поражение. Это также может быть обусловлено и рядом других причин:

  • Слабые эмульгаторы и стабилизаторы СОЖ, вызывающие ее разделение на отдельные слои.
  • Нехватка биоцидных компонентов в СОЖ, и как следствие, рост бактерий и грибов, которые практически невозможно вывести из системы.

Что будет если не побороть эти явления:

  • Увеличение расходов на СОЖ.
  • Коррозия станков и отдельных узлов и механизмов.
  • Выход из строя фильтров и насосов для подачи СОЖ.

Пожары класса В — горение жидких веществ

Легковоспла­меняющиеся жидкости — это жидкости с температурой вспышки до 60°С и ниже. Горючие жидкости — это жидкости, температура вспышки которых превышает 60°С. К горючим жидкостям относятся кислоты, растительные и смазочные масла, температура вспышки которых превышает 60°С.

Характеристики горючести:

Горят и взрываются при сме­шивании с воздухом и воспламенении не сами легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, а их пары. При соприкосновении с воздухом начинается испарение этих жидкостей, скорость которого увели­чивается при нагревании жидкостей. Для снижения опасности пожара их следует хранить в закрытых емкостях. При использовании жидкостей надо следить, чтобы воздействие воздуха на них было по возможности минимальным.

Взрывы воспламеняющихся паров наиболее часто происходят в отграниченном пространстве, таком, как контейнер, танк. Сила взрыва зависит от концентрации и природы пара, количества паровоздушной смеси и типа емкости, в которой находится смесь.

Температура вспышки — это общепринятый и наиболее важный, но не единственный фактор, определяющий опасность, которую представляет легковоспламеняющаяся или горючая жидкость. Степень опасности жидкости определяется также температурой воспламенения, диапазоном воспламеняемости, скоростью испарения, химической активностью при загрязнении или под воздействием теплоты, плотностью и скоростью диффузии паров. Однако при горении легковоспламеняющейся или горючей жидкости в течение небольшого промежутка времени эти факторы оказывают незначительное влияние на характеристики горючести.

Скорости горения и распространения пламени различных легковоспламеняющихся жидкостей несколько отличаются друг от друга. Скорость выгорания бензина составляет 15,2 — 30,5 см, керосина — 12,7 — 20,3 см толщины слоя в час. Например, слой бензина толщиной 1,27 см выгорит через 2,5 — 5 мин.

Продукты сгорания

При сгорании легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, кроме обычных продуктов сгорания, образуются некоторые специфические, свойственные именно этим жидкостям продукты сгорания. Жидкие углеводороды горят обычно оранжевым пламенем и выделяют густые облака черного дыма. Спирты горят чистым голубым пламенем, выделяя небольшое количество дыма. Горение некоторых терпенов и эфиров сопровождается бурным кипением на поверхности жидкости, тушение их представляет значительную трудность. При горении нефтепродуктов, жиров, масел и многих других веществ образуется акролеин — сильно раздражающий токсичный газ.

Обычное местонахождение на судне

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости всех типов перевозятся танкерами в качестве наливного груза, а также в переносных емкостях, в том числе с размещением их в контейнерах.

На каждом судне имеется большое количество горючих жидкостей в виде мазута и дизельного топлива, которые используются для обеспечения движения судна и выработки электроэнергии. Мазут и дизельное топливо становятся особенно опасными, если перед подачей к форсункам производится их подогрев. При наличии в трубопроводах трещин эти жидкости вытекают и оказываются под воздействием источников воспламенения. Значительное растекание этих жидкостей приводит к очень сильному пожару.

К числу других мест, где имеются легковоспламеняющиеся жидкости, относятся камбузы, различные мастерские и помещения, в которых используются или хранятся смазочные масла. В машинном отделении мазут и дизельное топливо в виде остатков и пленок могут находиться на оборудовании и под ним.

Тушение

При возникновении пожара следует быстро перекрыть источник легковоспламеняю-щейся или горючей жидкости. Тем самым будет приостановлено поступление горючего вещества к огню, а люди, занятые борьбой с огнем, смогут воспользоваться одним из нижеперечисленных способов тушения пожара. Для этой цели используют слой пены, закрывающий горящую жидкость и препятствующий поступлению кислорода к огню. Кроме того, к районам, где происходит горение, может подаваться пар или углекислый газ. Посредством отключения вентиляции можно уменьшить поступление кислорода к пожару.

Охлаждение. Необходимо охлаждать емкости и районы, находящиеся под воздействием пожара, с помощью распыленной или компактной струи воды из водопожарной магистрали.

Замедление распространения пламени. Для этого на поверхность горения нужно подавать огнетушащий порошок.

В связи с тем, что одинаковых пожаров не бывает, трудно установить единую методику их тушения. Однако при тушении пожаров, связанных с горением легковоспламеняющихся жидкостей, необходимо руководствоваться следующим.

1. При небольшом растекании горящей жидкости следует ис­пользовать порошковые или пенные огнетушители либо распыленную струю воды.

2. При значительном растекании горящей жидкости надо применять порошковые огнетушители при поддержке пожарных рукавов для подачи пены или распыленной струи. Защиту оборудования, находящегося под воздействием огня, следует осуществлять с помощью струи воды

3. При растекании горящей жидкости по поверхности воды необходимо прежде всего ограничить растекание. Если это сделать удалось, нужно создать слой пены, покрывающий огонь. Кроме того, можно пользоваться распыленной струей воды большого объема.

4. Для предотвращения выхода продуктов сгорания из смотровых и мерительных лючков необходимо использовать пену, порошок, высокоскоростную или низкоскоростную распыленную струю воды, подаваемую горизонтально поперек отверстия, пока его нельзя будет закрыть.

5. Для борьбы с пожарами в грузовых танках следует применять палубную систему пенотушения и (или) систему углекислотного тушения или систему паротушения, если они имеются. Для тяжелых масел можно использовать водяной туман.

6. Для тушения пожара на камбузе надо употреблять углекислотные или порошковые огнетушители.

7. Если горит оборудование, работающее на жидком топливе, необходимо применять пену или распыленную воду.

Краски и лаки

Хранение и использование большинства красок, лаков и эмалей, кроме тех, которые имеют водяную основу, связано с высокой пожарной опасностью. Масла, содержащиеся в масляных красках, сами по себе не являются легковоспламеняющимися жидкостями (льняное масло, например, имеет температуру вспышки выше 204°С). Но в состав красок обычно входят воспламеняющиеся растворители, температура вспышки которых может составлять всего 32°С. Все остальные компоненты многих красок также являются горючими. То же относится к эмалям и масляным лакам.

Даже после высыхания большинство красок и лаков продолжают оставаться горючими, хотя воспламеняемость их значительно снижа­ется при испарении растворителей. Воспламеняемость сухой краски фактически зависит от воспламеняемости ее основы.

Характеристики горючести и продукты сгорания

Жидкая краска горит очень интенсивно, при этом выделяется много густого черного дыма. Горящая краска может растекаться, так что пожар, связанный с горением красок, напоминает горение масел. В связи с образованием плотного дыма и выделением токсичных паров при тушении горящей краски в закрытом помещении следует пользоваться дыхательными аппаратами.

Пожары красок часто сопровождаются взрывами. Поскольку краски обычно хранятся в плотно закрытых банках или барабанах вместимостью до 150 — 190 л, пожар в районе их хранения может легко вызвать нагревание барабанов, в результате чего эти емкости способны разорваться. Краски, содержащиеся в барабанах, мгновенно воспла­меняются и при воздействии воздуха взрываются.

Обычное местонахождение на судне

Краски, лаки и эмали хранятся в малярных, расположенных в носовой или кормовой части судна под главной палубой. Малярные должны быть изготовлены из стали или полностью обшиты металлом. Эти помещения могут обслуживаться стационарной системой углекислого тушения или другой одобренной системой.

Тушение

Поскольку жидкие краски содержат растворители с низкой температурой вспышки, для тушения горящих красок вода непригодна. Для тушения пожара, связанного с горением большого количества краски, необходимо применять пену. Воду можно исполь­зовать, чтобы охладить окружающие поверхности. При возгорании небольших количеств краски или лака можно употреблять углекислотные или порошковые огнетушители. Для тушения сухой краски можно пользоваться водой.

Воспламеняющиеся газы. В газах молекулы не связаны друг с другом, а находятся в свободном движении. Вследствие этого газообразное вещество не имеет собственной формы, а принимает форму той емкости, в которую оно заключено. Большинстве- твердых веществ и жидкостей, если температура их достаточно повысится, может быть превращено в газ. Этот термин «газ» означает газообразное состояние вещества в условиях так называемых нормальных температур (21°С) и давления (101,4 кПа).

Любой газ, который горит при нормальном содержании кислорода в воздухе; называется воспламеняющимся газом. Как и другие газы и пары, воспламеняющиеся газы горят только тогда, когда их концентрация в воздухе находится в пределах диапазона горючести и смесь подогревается до температуры воспламенения. Как правило, воспламеняющиеся газы хранят и перевозят на судах в одном из следующих трех состояний: сжатом, сжиженном и криогенном. Сжатый газ — это газ, который при нормальной температуре полностью находится в газообразном состоянии в емкости под давлением. Сжиженный газ — это газ, который при нормальных температурах частично находится в жидком, а частично в газообразном состоянии в емкости под давлением. Криогенный газ — это газ, который сжижен в емкости при температуре значительно ниже нормальной при низких и средних давлениях.

Основные опасности

Опасности, которые представляет газ, находящийся в емкости, отличаются от тех, которые возникают при выходе его из емкости. Рассмотрим каждую из них в отдельности, хотя они могут существовать одновременно.

Опасности ограниченного объема. При нагревании газа в ограниченном объеме его давление возрастает. При наличии большого количества теплоты давление может повыситься настолько, что станет причиной утечки газа или разрыва емкости. Кроме того, при соприкосновении с огнем может произойти уменьшение прочности материала емкости, что также способствует ее разрыву.

Для предотвращения взрывов сжатых газов на танках и баллонах устанавливают предохранительные клапаны и плавкие вставки. При расширении в емкости газ вызывает открывание предохранительного клапана, в результате чего снижается внутреннее давление. Нагруженное пружиной устройство вновь закроет клапан, когда давление снизится до безопасного уровня. Может использоваться также вставка из плавящегося металла, которая при определенной температуре будет расплавляться. Вставка заглушает отверстие, обычно находящееся в верхней части корпуса емкости. Теплота, образующаяся при пожаре, угрожает емкости, содержащей сжатый газ, вызывает расплавление вставки и дает возможность газу выходить через отверстие, тем самым предупреждая образование в ней давления, которое приводит к взрыву. Но поскольку такое отверстие нельзя закрыть, газ будет выходить до тех пор, пока емкость не окажется пустой.

Взрыв может произойти при отсутствии предохранительных устройств или в случае, если они не сработают. Причиной взрыва также может быть быстрое повышение давления в емкости, когда предохранительный клапан не в состоянии обеспечить снижение давления с такой скоростью, которая предотвратила бы создание давления, способного вызвать взрыв. Танки и баллоны могут, кроме того, взрываться при снижении их прочности в результате соприкосновения пламени с их поверхностью. Воздействие пламени на стенки емкости, находящиеся выше уровня жидкости, опаснее, чем соприкосновение с той поверхностью, которая контактирует с жидкостью. В первом случае теплота, излучаемая пламенем, поглощается самим металлом. Во втором случае большая часть теплоты поглощается жидкостью, но при этом также создается опасное положение, так как поглощение теплоты жидкостью может вызвать опасное, хотя и не столь быстрое повышение давления. Орошение поверхности емкости водой позволяет предупредить бурный рост давления, но не гарантирует предотвращения взрыва, особенно если пламя воздействует и на стенки емкости.

Разрыв емкости. Сжатый или сжиженный газ обладает большим запасом энергии, сдерживаемой емкостью, в которой он находится. При разрыве емкости эта энергия освобождается обычно очень быстро и бурно. Газ выходит, а емкость или ее элементы разлетаются.

Разрывы емкостей, содержащих сжиженные воспламеняющиеся газы, под воздействием пожаров нередки. Этот тип разрушения называется взрывом расширяющихся паров кипящей жидкости. При этом, как правило, разрушается верхняя часть емкости, в том месте где она соприкасается с газом. Металл растягивается, истончается и рвется по длине.

Сила взрыва зависит главным образом от количества испаряющейся жидкости при разрушении емкости и массы ее элементов. Большинство взрывов происходит, когда емкость заполнена жидкостью от 1/2 до примерно 3/4 ее высоты. Небольшая емкость, не имеющая изоляции, может взорваться через несколько минут, а очень большая емкость, даже если она не охлаждается водой, — лишь через несколько часов. Неизолированные емкости, в которых находится сжиженный газ, можно защитить от взрыва, подавая на них воду. В верхней части емкости, где находятся пары, должна поддерживаться водяная пленка.

Опасности, связанные с выходом газа из ограниченного объема. Эти опасности зависят от свойств газа и места их выхода из емкости. Все газы, кроме кислорода и воздуха, представляют опасность, если они вытесняют требуемый для дыхания воздух. Особенно это касается газов, не имеющих запаха и цвета, таких как азот и гелий, поскольку нет никаких признаков их появления.

Токсичные или ядовитые газы опасны для жизни. Если они выходят наружу вблизи пожара, то преграждают доступ к огню людям, которые ведут с ним борьбу, или вынуждают их пользоваться дыхательными аппаратами.

Кислород и другие газы-окислители являются невоспламеняющимися, но они могут вызывать воспламенение горючих веществ при температуре ниже обычной.

Попадание газа на кожу вызывает обморожение, которое может иметь серьезные последствия при длительном воздействии. Кроме того, при воздействии низких температур многие материалы, такие как углеродистая сталь и пластмассы, становятся хрупкими и разрушаются.

Выходящие из емкости воспламеняющиеся газы представляют опасность взрыва и пожара или того и другого одновременно. Выходящий газ при скоплении и смешивании с воздухом в ограниченном пространстве взрывается. Газ будет гореть, не взрываясь при скоплении газовоздушной смеси в количестве, недостаточном для взрыва, или при очень быстром воспламенении, или если он находится в неограниченном пространстве и может рассеиваться. Таким образом, при вытекании воспламеняющегося газа на открытую палубу, как правило, возникает пожар. Но при вытекании очень большого количества газа окружающий воздух или судовая надстройка могут настолько ограничить его рассеивание, что произойдет взрыв, называемый взрывом на открытом воздухе. Так взрываются сжиженные некриогенные газы, водород и этилен.

Свойства некоторых газов.

Далее рассмотрены наиболее важные свойства некоторых воспламеняющихся газов. Этими свойствами объясняется различная степень тех опасностей, которые возникают в случае скопления газов в ограниченном объеме или при их растекании.

Ацетилен. Этот газ перевозится и хранится, как правило, в баллонах. В целях безопасности внутри баллонов с ацетиленом помещают пористый заполнитель — обычно диатомовую землю, имеющую очень небольшие поры или ячейки. Кроме того, заполнитель пропитывается ацетоном — воспламеняющимся материалом, который легко растворяет ацетилен. Таким образом, баллоны с ацетиленом содержат значительно меньше газа, чем это кажется. В верхней и нижней частях баллонов установлено по несколько плавких вставок, через которые газ выходит в атмосферу в случае, если в баллоне температура или давление повышаются до опасного уровня.

Выход ацетилена из баллона может сопровождаться взрывом или пожаром. Ацетилен возгорается легче, чем большинство воспламе­няющихся газов, и горит более быстро. Это способствует усилению взрывов и создает трудности для вентиляции, позволяющей предотвратить взрыв. Ацетилен лишь немного легче воздуха, поэтому при выходе из баллона он легко перемешивается с воздухом.

Безводный аммиак. Состоит из азота и водорода и используется в основном для производства удобрений, в качестве холодильного агента и источника водорода, необходимого при термической обработке металлов. Это довольно токсичный газ, но присущие ему резкий запах и раздражающее действие служат хорошим предупреждением о его появлении. Сильные утечки этого газа стали причиной быстрой гибели многих людей до того, как они смогли покинуть район его появления.

Безводный аммиак перевозится в грузовых автомобилях, желез­нодорожных вагонах-цистернах и баржах. Он хранится в баллонах, цистернах и в криогенном состоянии в изолированных емкостях. Взрывы расширяющихся паров кипящей жидкости в неизолированных баллонах, содержащих безводный аммиак, редки, что объясняется ограниченной воспламеняемостью газа. Если такие взрывы все же происходят, то обычно они бывают связаны с пожарами других горючих веществ.

При выходе из баллона безводный аммиак может взрываться и гореть, но его высокий нижний предел взрываемости и низкая теплота сгорания значительно снижают эту опасность. Выход большого количества газа при использовании его в системах охлаждения, а также хранение при необычайно высоком давлении могут привести к взрыву.

Этилен. Представляет собой газ, состоящий из углерода и водорода. Обычно он применяется в химической промышленности, например, при изготовлении полиэтилена; в меньших количествах используется для дозревания фруктов. Этилен имеет широкий диапазон воспламеняемости и быстро горит. Будучи нетоксичным, он является анестезирующим и удушающим средством.

Этилен перевозится в сжатом виде в баллонах и в криогенном состоянии в теплоизолированных грузовых автомобилях и желе­знодорожных вагонах-цистернах. Большинство баллонов с этиленом защищено от избыточного давления разрывными диафрагмами. Баллоны с этиленом, применяемые в медицине, могут иметь плавкие вставки или комбинированные предохранительные устройства. Для защиты цистерн применяют предохранительные клапаны. Баллоны могут разрушаться под воздействием пожара, но не расширяющихся паров кипящей жидкости, поскольку жидкости в них нет.

При выходе этилена из баллона возможны взрыв и пожар. Этому способствуют широкий диапазон воспламеняемости и высокая скорость горения этилена. В раде случаев, связанных с выходом в атмосферу большого количества газа, происходят взрывы.

Сжиженный природный газ. Представляет собой смесь веществ, состоящих из углерода и водорода, основным компонентом которых является метан. Кроме того, в нем содержатся этан, пропан и бутан. Сжиженный природный газ, используемый в качестве топлива, нетоксичен, но является удушающим веществом.

Сжиженный природный газ перевозится в криогенном состоянии на судах-газовозах. Хранится в изолированных емкостях, защищенных от избыточного давления предохранительными клапанами.

Выход сжиженного природного газа из баллона в закрытое помещение может сопровождаться взрывом и пожаром. Данные испытаний и опыт показывают, что взрывов сжиженного природного газа на открытом воздухе не происходит.

Сжиженный нефтяной газ

Данный газ является смесью веществ, состоящих из углерода и водорода. Промышленный сжиженный нефтяной газ — это, как правило, пропан или нормальный бутан либо их смесь с небольшими количествами других газов. Он нетоксичен, но является удушающим веществом. Используется в основном в качестве топлива в баллонах для бытовых нужд.

Сжиженный нефтяной газ перевозится в виде сжиженного газа в неизолированных баллонах и цистернах на грузовых автомобилях, в железнодорожных вагонах-цистернах и на судах-газовозах. Кроме того, он может перевозиться морем в криогенном состоянии в теплоизолированных емкостях. Хранится в баллонах и теплоизо­лированных цистернах. Для защиты емкостей сжиженного нефтяного газа от избыточного давления обычно используют предохранительные клапаны. В некоторых баллонах устанавливают плавкие вставки, а иногда предохранительные клапаны и плавкие вставки вместе. Большая часть емкостей может разрушаться при взрывах расширяющихся паров кипящей жидкости.

Выход сжиженного нефтяного газа из емкости может сопро­вождаться взрывом и пожаром. Поскольку этот газ используется в основном в помещениях, взрывы происходят чаще, чем пожары. Опасность взрыва усиливается в связи с тем, что из 3,8 л жидкого пропана или бутана получается 75 — 84 м 3 газа. При выходе большого количества сжиженного нефтяного газа в атмосферу может произойти взрыв.

Обычное местонахождение на судне

Сжиженные воспламеняю­щиеся газы, такие как сжиженные нефтяной и природный газы, перевозят наливом на танкерах. На грузовых судах баллоны с воспламеняющимся газом перевозят только на палубе.

Тушение

Пожары, связанные с возгоранием воспламеняющихся газов, можно тушить с помощью огнетушащих порошков. Для некоторых видов газов следует применять углекислый газ и хладоны. При пожарах, вызванных возгоранием воспламеняющихся газов, большую опасность для людей, ведущих борьбу с огнем, представляет высокая температура, а также то обстоятельство, что газ будет продолжать выходить и после тушения пожара, а это может вызвать возобновление пожара и взрыв. Порошок и распыленная струя воды создают надежный тепловой экран, в то время как углекислый газ и хладоны не могут создать барьера для теплового излучения, образующегося при горении газа.

Рекомендуется дать газу возможность гореть до тех пор, пока его поток нельзя будет перекрыть у источника. Не следует делать попыток потушить пожар, если это не приведет к прекращению потока газа. До тех пор, пока поток газа к пожару нельзя остановить, усилия людей, ведущих борьбу с пожаром, следует направить на защиту окружающих горючих материалов от: воспламенения под воздействием пламени или высокой температуры, возникающей во время пожара. В этих целях обычно используют компактные или распыленные струи воды. Как только прекратится поступление газа из емкости, пламя должно погаснуть. Но если пожар был потушен до окончания истечения газа, необходимо следить за предупреждением возгорания выходящего газа.

Пожар, связанный с горением сжиженных воспламеняющихся газов, таких как сжиженные нефтяной и природный газы, может быть взят под контроль и потушен посредством создания плотного слоя пены на поверхности растекшегося горючего вещества.

  • Огнетушители
    • Огнетушители порошковые
      • Оборудование для обслуживания порошковых огнетушителей
      • Оборудование для обслуживания углекислотных огнетушителей
      • Рукава пожарные напор. «Универсал» для пожарн. кранов и переносных мотопомп (типа Сибтекс)
      • Рукава с внутр. гидроизол. камерой РПМ (типа Гетекс)»Стандарт «
      • Рукава с двухсторонним полимерным покрытием (типа Армтекс)
      • Рукава пожарные латексированные
      • Рукава с пропиткой каркаса (типа латексированные)
      • Пожарные рукава для внутриквартирного пожаротушения (УВКП)
      • Пожарные рукава напорно-всасывающие
      • Обслуживание пожарных рукавов
      • Стволы пожарные ручные
      • Стволы пожарные лафетные
      • Пожарные краны
      • Соединительная арматура
      • KOSHIN
      • FUBAG
      • HONDA
      • Шкафы пожарные
      • Щиты для пожарного инвентаря
      • Инвентарь для пожарных щитов
      • Противогазы
      • Самоспасатели
      • Знаки пожарной безопасности
      • Эвакуационные знаки
      • Запрещающие знаки
      • Предупреждающие знаки
      • Указательные знаки
      • Предписывающие знаки
      • Знаки электробезопасности
      • Вспомогательные знаки
      • Знаки медицинского и санитарного назначения
      • Журналы
      • Стенды
      • Плакаты

      Скидки на приобретение огнетушителей 5%

      Какой материал разрушается под воздействием масляных жидкостей

      Чистые СОЖ — это в основном такие продукты, как масла для хонингования, масла для глубокого сверления отверстий, шлифовальные масла и масла для протяжки, которые не смешивают с водой перед употреблением.
      Чистые СОЖ имеют некоторые преимущества по сравнению с водосмешиваемыми жидкостями. Они обеспечивают более продолжительный срок службы режущего инструмента и лучшую обработку поверхности в трудных операциях, выполняемых при низких скоростях резания, причем техническое обслуживание масла намного проще и срок его службы значительно длиннее. При применении металлообрабатывающих масел, не содержащих хлора, не возникает проблем, связанных с возникновением коррозии, а проблемы, возникающие при применении хлорсодержащих продуктов, могут быть разрешены с помощью соответствующих присадок. Загрязнение чистых масел гидравлическими маслами и маслами для направляющих менее проблематично, чем в случае использования водосмешиваемых продуктов. Кроме того, утечки гидравлических масел и других станочных смазочных материалов легче поддаются устранению, если применяются совместимые масла. Новые технологии, позволяющие гармонизацию или подбор присадок к СОЖ и машинным маслам, внесли существенный вклад в снижение производственных затрат на СОЖ.
      Главным недостатком этих продуктов, по сравнению с водосмешиваемыми жидкостями, является их пониженный охлаждающий эффект. Это особенно часто наблюдается в высокоскоростных операциях резания. Исключение составляет высокоскоростное шлифование, где превосходные смазочные свойства масла снижают количество образовавшегося тепла. Еще один недостаток заключается в пожароопасности масел, а также в рисках взрывов масляного тумана и паров. Противопожарные и противовзрывные меры являются еще одним фактором затрат для потребителей. Поскольку вязкость масел выше вязкости водосмешиваемых металлообрабатывающих жидкостей, то потери за счет уноса со стружкой и заготовкой также выше, и это чаще всего ощущается, в случае, когда емкости должны пополняться, или при загрязнении промывочных линий. Однако это недостаток может быть устранен путем эффективного обезмасливания заготовок, шлифовального шлама и стружки.

      1. Классификация чистых металлообрабатывающих масел в соответствии со спецификациями.

      Чистые металлообрабатывающие масла классифицируют в соответствии с ISO 6743/7, DIN 51 385 или DIN 51 520 на основе используемых присадок (табл. 1)

      DIN 51 385 Буквенный код

      ISO 6743/7 Буквенный код

      2. Состав чистых металлообрабатывающих жидкостей

      2.1. Базовые масла и присадки

      Большинство металлообрабатывающих жидкостей в основе имеют нефтяные углеводороды и содержат присадки для улучшения смазочных свойств, защиты от износа, а также другие присадки для регулирования таких вторичных характеристик, как пенообразование, образование масляного тумана, защита от коррозии, стойкость к окислению и моющие свойства. Среди нефтяных углеводородов предпочтительны базовые масла, парафинистые ароматические продукты селективной очистки с низким содержанием ароматики или продукты гидрокрекинга. В последнее время в Германии наблюдается сильная тенденция к применению жидкостей на базе сложных эфиров.
      В настоящее время металлообрабатывающие жидкости без присадок применяются редко или вообще не применяются. Они используются в простых механических операциях с такими легко поддающимися обработке материалами, как чугун и цветные металлы. Многие производители масел применяют грубую классификацию чистых масел, подразделяя их на сероактивные и серонеактивные (медь-активные и медь-неактивные). Эта классификация необходима в случае, когда диапазон ипользования масла очень велик. Примером могут служить всесезонные масла, применяемые для всех видов материалов, а также жидкости, отвечающие требованиям к гидравлическим маслам и к другим машинным смазочным материалам. Большие количества присадок обычно улучшают эксплуатационные характеристики металлообрабатывающих масел.
      Однако это не всегда так, потому что комбинация присадок также оказывает существенное влияние на конечные результаты металлообработки. Оценка режущих и шлифовальных масел по их содержанию серы, фосфора и хлора может привести к совершенно ошибочным результатам. Классификация металлообрабатывающих масел в соответствии с различными группами присадок в структуре, очень сложна и является отдельным предметом исследования.
      Наряду с осерненными жирными маслами и полисульфидами, серофосфорные и чистые фосфорные соединения часто используются в качестве противозадирных присадок в современных высококачественных СОЖ. Применение присадок, содержащих цинк и другие тяжелые металлы в СОЖ, сокращается по экологическим соображениям и для очистки сточных вод. Хлорированные парафины все еще применяются в качестве универсальных противозадирных агентов во всем мире, однако в Германии и Западной Европе их все чаще заменяют комбинациями сернистых присадок и эфирных масел. Это объясняется значительно более высокими затратами на утилизацию продуктов, содержащих хлор, в Германии (рис. 1).

      2.2. Значение вязкости при выборе чистых продуктов

      Вязкость большинства металлообрабатывающих масел находится в пределах от 2 до 46 мм 2 /с при температуре 40 °С. Очень низкие вязкости применяются при электроискровой обработке (EMD), а также для хонингования при суперчистой обработке, тогда как более высоковязкие масла применяются главным образом для трудных операций при низких скоростях резания, например при развертке и фрезеровании. В принципе, для получения непрерывной стружки, высоких усилий резания и большого поперечного сечения стружки требуются высокие вязкости. Эти высокие вязкости также оказывают положительное влияние на испарение масел и их склонность к образованию масляного тумана.
      Однако к недостаткам высоковязких масел следует отнести большие потери за счет уноса стружки и компонентов, в результате чего усиливается загрязнение промывочных линий. Поэтому в настоящее время наблюдается усиленная тенденция к применению маловязких продуктов. К недостаткам маловязких масел следует отнести более низкие температуры вспышки, а также большую испаряемость и склонность к образованию масляного тумана, что может быть компенсировано за счет новых базовых масел гидрокрекинга и эфирных масел.
      Для обрабатываемых изделий небольшого размера обычно необходимы масла малой вязкости, так как высоковязкие масла могут вызвать слипание обрабатываемых заготовок и вследствие этого привести к проблемам в процессе подачи и их позиционирования. Толстые масляные пленки могут также мешать обычному мониторингу допусков (по-видимому, речь идет о постоянном контроле за допусками на размеры заготовки, что приветствуется), следовательно, маловязкие масла являются единственным решением в случае, когда необходимо решить проблему обезмасливания (ОК!) заготовок. Маловязкие масла обладают лучшей способностью к рассеиванию тепла, а это несомненное преимущество в процессах, связанных с высоким теплообразованием, например при высокоточном шлифовании. Кроме того, маловязкие масла обладают лучшими моющими свойствами, что делает их идеальными для процессов хонингования, шлифования и притирки, для которых требуется эффективное удаление абразивного материала из зоны резания для достижения безупречных результатов. Глубокое сверление также выигрывает при использовании маловязких масел, так как стружка быстрее вымывается из отверстия. Другие преимущества маловязких масел связаны с периферийными устройствами станочного оборудования. Например, необходимый размер ленточных фильтров экспоненциально связан с вязкостью масел, так что достигается экономия в области затрат и занимаемой рабочей площади.

      3. Образование масляного тумана и испарение масла

      Гигиенические и дерматологические проблемы у рабочих, занятых в металлообрабатывающей промышленности, возникают в том случае, когда металлообрабатывающие масла многократно контактируют с открытыми участками кожи. Это, в частности, относится к металлообработке связанной со снятием стружки, так как существует регулярный и тесный контакт между персоналом и станочным оборудованием. Общее снижение числа дерматологических проблем и уровня загрязнения атмосферы маслом на рабочих местах было достигнуто путем установления механических барьеров на станках, а также с помощью изменения технологии производства, особенно вследствие автоматизации процессов на поточных машинах. Загрязнение воздуха масляным туманом и парами в цехах все еще является проблемой для многих компаний. Такие примеры, как герметизация станочного оборудования, улучшение методик обработки, автоматизация и, прежде всего, экстракция на станках или в центральной части цеха, несомненно улучшают ситуацию. Однако экстракция без обезмасливания просто вытесняет загрязнения за пределы помещений, а это противоречит общим правилам по охране окружающей среды. Предпринималось множество попыток уменьшения склонности к образованию тумана не только чистых масел, но также водосмешиваемых СОЖ. Начальное снижение образованию тумана было достигнуто, но этот эффект не удалось сохранить в течение 8-часовой рабочей смены. Следует упомянуть два эффекта: эффект подавления образования тумана постепенно снижается по мере снижения молекулярной массы полимера, так что полимер, пройдя через фильтр, уже не участвует в подавлении образования тумана. На практике это означает, что необходимо перманентное введение соответствующего полимера для снижения образования тумана водосмешиваемых СОЖ в рабочих помещениях. Дальнейшие исследования показывают, что общее число вдыхаемых твердых частиц может быть использовано для оценки воздействия минерального масла, но не для оценки воздействия водосмешиваемого MWF концентрата.

      3.1. Испаряемость СОЖ

      Испаряемость СОЖ на горячих обрабатываемых изделиях, режущем инструменте и стружке, а также на крупных площадях поверхности капелек масляного тумана приводит к загрязнению рабочих помещений парами и даже к конденсированным туманам. Поскольку маловязкие масла становятся все более популярными, испаряемость базовых масел приобретает все большее значение.
      В ряде стран для масляного тумана предельные значения устанавливают в мг/м 3 (твердые частицы), и тем не менее Германия в последние годы переходит к оценке обшей концентрации углеводородов в воздухе. В большинстве случаев на металлообрабатывающих предприятиях эти цифры в 5—20 раз выше, чем показатели концентрации масляного тумана.

      3.2. Масла с низкой склонностью к туманообразованию

      Разработка и применение СОЖ с малой склонностью к туманообразованию значительно повлияли на экологическую ситуацию, уменьшив загрязнение атмосферы масляным туманом. На разработку, а также на общее внедрение этих масел в металлообрабатывающую промышленность значительное влияние оказали новые методы измерения масляных туманов и определения склонности масел к образованию масляных туманов.

      3.3. Образование масляного тумана

      При анализе масляного тумана необходимо рассмотреть различные факторы. Весь процесс довольно сложен, так как он включает в себя взаимодействие механических, физических и физико-химических факторов. Образование масляных туманов в первом приближении можно объяснить следующими причинами:
      • когда жидкость выходит из форсунки, трение воздуха действует на сопло пропорционально его скорости на выходном отверстии. Важными факторами являются геометрия сопла и скорость на выходе. В результате капельки масла диспергируются в окружающий воздух;
      • если струя масла извергается из слоя масла в машине, то масляный туман может образоваться на обрабатываемом изделии или режущем инструменте. Большое влияние на это оказывает давление масла, а также его количество. Количество масляного тумана с размером капелек 5 мкм резко увеличивается по мере увеличения давления;
      • механическое воздействие, оказываемое на масло во время процесса обработки, также создает масляный туман. Критическими факторами здесь являются скорость механической обработки, геометрия вращающихся деталей машины и обрабатываемого изделия, образование стружки, количество масла и его давление. Образование тумана является крупной проблемой в процессах механической обработки, в которых применяются геометрически неопределенные режущие кромки, т. е. особенно в процессах шлифования. Пористость шлифуемой поверхности позволяет разбрасывать масло с высокими периферическими скоростями с образованием дисперсии;
      • в момент когда масло возвращается в бак, воздух может быть увлечен в масло. Когда воздух выделяется, он выносит масло в виде тонко диспергированного тумана. Важным фактором здесь является геометрия струи, которая влияет на поверхность жидкости в баке и скорость подачи;
      • крупные объемы воздуха могут быть растворены в масле, особенно при высоких давлениях и в зависимости от растворяемости равновесные. Когда давление падает, воздух выделяется из масла. Этот выделяемый воздух может переносить капельки масла в атмосферу рабочего помещения. Снижение растворимости воздуха в масле с повышением температуры вызывает выделение воздуха (по мере повышения температуры масла) в зоне резания;
      • наряду с вышеупомянутыми аэрозолями, процессы металлообработки и другие процессы могут вызвать конденсацию аэрозолей с образованием масляного тумана. Значительная часть энергии, расходуемая в процессе механической обработки, превращается в тепло, а это может привести к очень высоким температурам режущего инструмента и обрабатываемого изделия. Что, в свою очередь, может привести к частичному испарению масла. Этот процесс испарения может продолжаться и за пределами зоны резания, поскольку масло может все еще испаряться на горячей стружке. Вскоре после этого испарения пары несколько охлаждаются и конденсируются. Эта последовательность может создать конденсационные аэрозоли с очень мелкими размерами капелек. Наряду с температурой поверхности влажных обрабатываемых изделий, сама поверхность, толщина масляной пленки и, последние по месту, но не последние по значению, связанные с маслом специфические факторы, такие как давление насыщенных паров, также влияют на образование масляного тумана. Внешнее влияние — количество пыли и влажность воздуха — значительно влияют на конденсацию. В простом лабораторном испытании на образование масляного тумана был исследован масляный туман с установленным распределением капелек с максимальным размером в 1,2 мкм.

      3.4. Сегментация и выделение масляных туманов

      Все вышеупомянутые возможные причины могут привести к образованию туманов с очень широким диапазоном распределения капелек (по размерам). Сразу после образования масляные туманы начинают разрушаться. Если капельки намного большего размера, чем сам туман, обычно оседают в непосредственной близости от станка, то капельки меньшего размера в случае, если они имеют достаточную кинетическую энергию, могут распространяться намного дальше. Важным фактором в осаждении масляного тумана является размер капелек. Взвешенные капельки маета агломерируют до достижения максимального диаметра, равного 3 мкм. После этого они начинают медленно оседать (0,5 м/ч при диаметре 2 мкм). Сегментация может также ускоряться коагуляцией. Условия потока воздуха и броуновское движение мелких капелек могут привести к столкновению и, следовательно, к росту, а впоследствии — к коагуляции. И наконец, мелкие и крупные капельки масляного тумана могут быть подвергнуты взаимному обмену, вызываемому поверхностно-активным испарением и конденсацией.
      На предприятиях, на которых производится механическая обработка со снятием стружки с применением чистых СОЖ, масляный туман в атмосфере рабочих помещений может иметь максимальные размеры капелек, вплоть до 3 мкм. Максимальное распределение массы естественно близко к верхнему пределу размера частиц, если предположить, что масса капельки увеличивается в степени на одну треть ее радиуса. Средний размер капельки, измеренный в разных точках на бесцентровой наружной шлифовальной машине, в 95% случаев составил величину < 3 мкм.

      3.5. Токсичность масляного тумана

      Масляный туман — это дисперсная система с размерами капелек от 0,01 до 10 мкм. Этот очень широкий диапазон размеров оправдывает термин «полидисперсная система». Токсикологическую оценку масла в воздухе в форме газа следует рассматривать совершенно иначе, чем при оценке масляных туманов. Исследования аэрозолей и пыли показали, что только частицы или капельки < 5 мкм могут попадать в альвеолы легких. Крупные капельки отфильтровываются носом или улавливаются мелкими бронхами и становятся относительно безвредными для организма человека. Медицинские исследования в области силикоза показали, что (если речь идет о пыли) частицы размером от 0,5 до 1,5 мкм эффективно улавливаются альвеолами в дыхательной системе. Испытания масляных туманов на подопытных животных показывают, что этот диапазон размеров частиц имеет особенное значение. Большинство испытаний масляного тумана были проведены на углеводородах минеральных масел без присадок. С химической точки зрения они считаются инертными веществами, и в большинстве случаев игнорируют вышеупомянутую дискуссию об ароматических углеводородах. Также испытания проводят на высоко конденсированной ароматике. Тем не менее, токсикологическая оценка чистых углеводородных туманов все еще крайне сложна. Если присадки к маслам, представляющие собой намного более реакционно-способную группу веществ, чем только углеводороды, включены в оценку, то общий вывод о токсичности чистых СОЖ был бы почти невозможен. Это условие должно находиться в центре оценки опасности масляного тумана для здоровья человека.
      В соответствии со схемами удерживания Райтера, альвеолы легких удерживают только 10% масла диаметром 0,1 мкм, 0,70% — диаметром 1 мкм. Это следует иметь в виду при оценке масляных туманов, даже если токсикологические подробности отсутствуют.
      Эти медицинские соображения привели к созданию пороговых значений для масляных туманов (аналогично загрязнению пылью). Последний раз масляные туманы упоминались в германском МАК перечне (максимально допустимая концентрация на рабочих местах) в 1966 г. Однако неопределенности, связанные с токсикологической оценкой масляных туманов, послужили причиной исключения масляного тумана из перечня МАК.
      В некоторых странах установлено предельное значение плотности масляного тумана, равное 3 мг/м 3 (и 5 мг/м 3 —для продолжительного воздействия). Американский перечень TIV (пороговые значения) содержит пороговое значение для масляных туманов (5 мг/м 3 ), предложенное Конференцией правительственных индустриальных гигиенистов в 1973 г. Это пороговое значение, основанное на результатах испытаний на животных с нафтеновым белым маслом (с молекулярной массой 350—410) без присадок и ароматики. Поэтому очень важно, чтобы испытания на животных были ориентированы на размеры капелек масляного тумана, близкие к практическим. Максимальное распределение капелек по размерам составляло около 1,3 мкм (90% капелек были < 1,6 мкм). Это распределение капелек по размерам грубо соответствует масляным туманам в реальных условиях металлообработки и типу туманов, имеющих токсикологическое значение. Нет сомнения в том, что белые масла, не содержащие ароматики, намного менее проблематичны, чем фракции минеральных масел, обычно применяемых в маслах для резания и шлифования. Прежде всего был исключен эффект присадок.
      По отношению к смазочно-охлаждающим жидкостям действуют два предельно допустимых значения, установленных OSHA (Управление по охране здоровья на производствах в США). Это 5 мг/м 3 для средневзвешенного (TWA) 8-часового рабочего дня для масляного тумана минерального масла и 15 мг/м 3 (8 ч TWA) для твердых частиц, если не указано иначе PNOQ (применяемые для всех остальных металлообрабатывающих жидкостей). Других требований нет.
      Рекомендованы также предельные значения воздействия СОЖ. В 1998 г. Национальный институт по безопасности и здравоохранению на рабочих местах (NIOSH) опубликовал критерии предельного воздействия (REL) для аэрозолей металлообрабатывающих жидкостей в 0,4 мг/м 3 , для торакальных (предельно допустимых частиц в грудной клетке) частиц с массой, выражаемой в виде средневзвешенной во времени концентрацией (TWA), вплоть до 10 ч в день при 40-часовой рабочей неделе. Из-за ограниченной доступности торакальных пробоотборников измерение общей массы частиц является приемлемой альтернативой. Концентрация массы торакальных частиц, равная 0,4 мг/м 3 , приблизительно соответствует 0,5 массы частиц.
      NIOSH REL намерены предотвратить или резко снизить повреждение дыхательных путей, полученных при металлообрабатывающих операциях. Это технологически возможно сделать, ограничив воздействие аэрозолей металлообрабатывающих жидкостей концентрацией 0,4 мг/м 3 или менее.
      Американская конференция правительственных гигиенистов (ACGIH) установила пороговое значение для минеральных масел — 5 мг/м 3 для 8-часового TWA и 10 мг/ м 3 для 15-минутного кратковременного воздействия (STEL). В 1999 г. Комитет по стандартам для металлообрабатывающих жидкостей также рекомендовал новые предельно допустимые значения (PEL) — 4 мг/м 3 для средневзвешенного 8-часового рабочего дня для торакальных частиц (0,5 мг/ м 3 общих частиц). Рекомендации комитета PEL основаны на исследованиях таких заболеваний, как астма и легочная недостаточность. В Германии токсикологическая оценка в последние годы основана на общей концентрации углеводородов в атмосфере (что означает общее количество масляного тумана и паров). Пороговым значением, установленным в настоящее время (официально не действующее, февраль 2006 г.), является 10 мг/м 3 , что относится как к водосмешиваемым, так и к чистым СОЖ. Из-за расхождений в методах измерения многие пороговые предельные значения, которые были установлены, основаны на одной и той же единице измерения — мг/м 3 , однако такие результаты невозможно сравнивать друг с другом. Например, если метод, применяемый в США, дает результат 0,5 мг/м 3 , то метод, применяемый в Германии в идентичных условиях, дает результат, который иногда превышает 30 мг/м 3 . Это объясняется тем, что метод, применяемый в США, измеряет частицы только в специфическом диапазоне размеров, тогда как германский метод обнаруживает аэрозоли и пары углеводородов в капельках различного размера.

      3.6. Измерение масляного тумана

      Измерение с высокой точностью общего содержания углеводородов в воздухе возможно путем промывки раствором четыреххлористого углерода с последующим инфракрасным спектроскопическим исследованием сдвигов СН-валентности. Эти измерения не анализируют концентрацию масляного тумана, потому что общее содержание углеводородов в воздухе производственных помещений может быть во много раз выше. Наиболее приемлемыми из всех спектрометров рассеянного света являются те, которые могут быть отрегулированы для измерения размеров капелек, ревалентных к характеристикам удерживания альвеолами легких. Этот метод гарантирует токсикологическую ревалентность измерения масляного тумана. Он прост, не требует большого количества времени и может применяться во всех зонах рабочего помещения. Для сравнительных змерений тенденций масла к образованию тумана спектрометр рассеянного света устанавливают в устройстве, схематически показанном на рис. 2 (методика Фукса).

      Воздух при заданном давлении, объеме и температуре продувают через масло. Это создает масляный туман, который измеряют с помощью спектрометра рассеянного света во времени. На рис. 3 показано влияние вязкости на характеристики масляного тумана для ряда чистых СОЖ.

      3.7. Индекс масляного тумана

      Для описания туманообразующих характеристик металлообрабатывающих жидкостей, наряду с определенными условиями механической обработки, определяют концентрацию масляного тумана (в мг/м 3 ). Из полученного значения и концентрации масляного тумана эталонной жидкости составляют отношение. Это отношение безразмерно, но его умножают на 100 для получения индекса масляного тумана. Если эталонной жидкостью является ди-н-октилфталат и ди-изо-октилфталат, туманообразование которых аналогично туманообразованию стандартной СОЖ с заданной вязкостью, то индекс туманообразования равен показанному на рис. 4.

      На рис. 4. показаны значения для стандартных масел и масел с небольшой склонностью к туманообразованию, а также вязкость этих масел. Индекс масляного тумана средневязких стандартных масел (40 мм 2 /с при 40 °С) находится в пределах от 80 до 120, для масел с низкой склонностью к туманообразованию — в пределах от 4 до 6. Это дает возможность определения масел с низкой склонностью к туманообразованию. Для таких масел с вязкостью > 30 мм 2 /с при температуре 40 °С индекс < 10. В соответствии с рис. 4. требуется большая дифференциация для масел с низкими вязкостями.

      3.8. Практическая концентрация масляного тумана

      Еще в 1978 г. в Германии Фукс провел далеко идущее исследование для определения концентрации масляного тумана вблизи режущих инструментов, используя чистые СОЖ. В табл. 2 приведены значения, полученные из 350 точек измерения в 65 компаниях для стандартных масел с низкой склонностью к туманообразованию. Большие отклонения в значениях объясняются главным образом изменением защитных мер, специфических для конкретных машин (герметизация, экстракция и т. д.).

      Стандартное масло, мг/м3

      Среднее значение

      Защита металлов от коррозии

      Металлы, как и растения, животные и люди тоже « болеют». Это не только износ рабочих поверхностей и деформации ( температурные и нагрузочные) деталей, но и самая опасная « болезнь» строительных и машиностроительных конструкций- коррозия металлов. Общеизвестен закон природы: из двух состояний с большей вероятностью реализуется то, которое более устойчиво ( стабильно). Металлы в природе находятся в виде химических соединений с кислородом, серой и другими химическими элементами (Fe 3O4, Fe2O3, FeO, Al2O3, …). Мы извлекаем технически чистый металл из этих окислов, далее получаем сплавы металла, из которых изготовляем различные детали, машины и сооружения, а природа путем коррозии металлических изделий вновь небезуспешно возвращает все на круги своя – к окислам и другим природным химическим соединениям.

      За всю историю человечества добыто около 20 млрд тн железа, около 6 млрд тн его находится сейчас в машинах и строительных конструкциях, а 14 млрд тн уже съедено ржавчиной, т.е. утеряно для человека. На ремонт корродированных машин и строительных конструкций, на замену труб водопровода, отопления, на антикоррозийную защиту и профилактику коррозии затрачивается много времени и труда. В итоге около 30% ежегодно производимого металла расходуется на восстановление потерь от коррозии.

      Есть два вида коррозии: химическая и электрохимическая.

      Процесс коррозии определяется тремя видами факторов ( рис.1.45): химической природой и структурой металла или сплава, из которого изготовлена деталь ; содержанием агрессивных веществ в окружающей среде и температурой среды.

      Химическая коррозия — это разрушение металлов под воздействием высокотемпературных газов или жидкостей ( без электролиза). При высоких температурах образуется нагар на клапанах и головках блока цилиндров, на свечах зажигания, на поршнях ( верхней части юбки и поршневых канавках), на компрессионных кольцах, на арматуре печей и на тепло- и электронагревателях. Сначала на поверхностях деталей при температурах до 150 °С образуются лаковые покрытия, далее при более высоких температурах появляется нагар.

      Электрохимическая коррозия проходит в жидких средах, проводящих электрический ток; в процессе ее происходит электролитическое разрушение металла.

      Одним из условий для возникновения электрохимической коррозии является наличие воды. Вода есть в атмосфере, в грунте, на поверхностях деталей и конструкций. В почве, воздухе и рабочих средах также имеются окислы и кристаллы солей, сернистые и выхлопные газы и, в итоге, образуются кислоты –это второе условие появления коррозии.

      Рассмотрим процесс коррозии ( рис.1.46) на примере наличия в изделии разных металлов: меди и цинка. В кислой среде атомы цинка оставляют свои электроны на аноде и превращаются в положительно заряженные ионы цинка и переходят в жидкость, а на катоде ( пластине меди) анионы водорода получают электроны, поэтому на катоде будут выделятся атомы водорода из раствора.

      Исходя из вышеизложенного, для возникновения процесса электрохимической коррозии необходимы три условия :

      — наличие солей, кислот;

      — наличие разных металлов, т. е. металлов. или отдельных его фаз с отличающимся водородным потенциалом.

      Гальванические пары образуются на только между различными материалами, но и между микроскопическими малыми различными кристаллами сплава. Иногда субмикроскопические гальванические пары могут происходить по границам зерен. Например, высокохромистые стали подвержены межкристаллической коррозии. Фазы с хромом имеют положительный потенциал, а обедненные хромом — отрицательный (Fe ). Внешне никаких изменений о сплавом не происходит, а свойства его ухудшаются, что очень опасно при работе изделия.

      Атомы металлов при контакте с электролитом переходят в раствор в виде ионов. Переход атомов металлов в ионы, т.е. растворение металлов определяется величиной нормального электродного потенциала ( рис. 1.47), который представляет собой величину напряжения ( В) электрического. тока, которое нужно приложить к границе раздела фаз металл — жидкость, чтобы воспрепятствовать переходу иона металла в раствор. Чем больше отрицательное значение потенциала ( —), тем металл больше стремится к растворению в электролитах., тем интенсивнее идет коррозия.

      Металлы с отрицательным водородным потенциалом ( —) вытесняют водород из кислот, а металлы с положительным потенциалом ( +) -вытесняются водородом из раствора.

      В случае толстой плотной пленки возможна стабилизация коррозии. Такие пленки образуются на алюминии, свинце, олове, никеле и хроме. Они не пропускают газы к поверхности детали. На железе тоже создаются плотные пленки, но они растрескиваются и поэтому отслаиваются от железа. Техническое железо ржавеет при обычных температурах, при более же высоких температурах (250 … 300 °С) пленка ржавчины образуется прямо на глазах, а при 600 °С поверхность железа очень быстро покрывается толстым слоем окалины. Из-за того, что пленка пористая, газы хорошо проникают к поверхности металла и скорость коррозии не снижается, т.к. нет защитного эффекта от пленки.

      Коррозионные разрушения ( рис.1.48.) могут быть сплошными ( равномерными и неравномерными), местными ( пятнами и точками) и межкристаллическими.

      Из рисунка 1.49 видно, что уменьшение коррозии возможно при реализации следующих мероприятий:

      подбора материала детали ;

      снижение агрессивности среды ;

      создание защитных пленок и управление процессом коррозии.

      Методы защиты от коррозии ( рис. 1.49) определяются необходимостью нейтрализации факторов ( рис. 1.45), определяющих интенсивность коррозии: подбор антикоррозийных материалов ; снижение агрессивности и температуры среды; отделение поверхности детали от агрессивной среды; целевое управление процессом коррозии.

      1. Подбор материала детали выполняется исходя из водородного потенциала металла. Так из рис. 1. 46 видно, что изделия из золота, платины и серебра более корозийностойкие, чем изделия из железа, цинка и алюминия, но эти материалы дорогие, поэтому находят ограниченное применение в быту и технике. Химически чистые металлы имеют более высокие антикоррозионные свойства, чем сплавы, так « демидовское железо», выплавляемое на древесном угле из хороших руд, практически не ржавеет, а современный листовой прокат нельзя использовать без защитных покрытий. В противовес использованию химически чистых металлов добавки некоторых легирующих элементов, в основном в больших количествах Cr и Ni, позволяют получить так называемые нержавеющие стали (12 Х18Н10Т, 12Х18 Н9, 08Х22Н6Т,…).

      Чугуны коррозийно более стойки чем стали, а у последних скорость коррозии увеличивается с ростом содержания углерода. Алюминий и его сплавы имеют очень низкий водородный потенциал, но на поверхности детали относительно быстро образуются прочные и стойкие защитные пленки, поэтому алюминиевые детали не требуют дополнительной защиты ( покраски и др.) от коррозии.

      2. Снижение агрессивности среды выполняется путем добавки антиокислительных присадок в смазочное масло и топливо и в системы охлаждения. Для систем отопления проводится предварительная подготовка воды ( удаление солей и железа). Немаловажным фактором является снижение температуры теплоносителя, например, для систем отопления со 100…110 о С до 60…70 о С, что, естественно, приведет не только к снижению тепловых потерь, но и к уменьшению коррозии элементов системы.

      3. Покрытия поверхностей деталей могут выполнять следующие задачи: отделение материала детали от агрессивной среды; замыкание гальванической электрической цепи не через агрессивную среду, а через металлическое покрытие, и, в результате, прекращение электрохимической коррозии; « жертвование» материала покрытия ( в основном Zn) на коррозионное разрушение и тем самым снижение коррозии основного материала детали.

      Покрытия наносятся на поверхности деталей ( хром и никель), посуду ( эмаль), жесть и трубы ( цинк), консервные банки и днища ( лужение кузовов) легковых автомобилей, например, автомобилей М20 « Победа». В настоящее время для изготовление днищ кузовов используются неметаллические и биметаллические покрытия.

      Металл наносят с помощью электрогальванических процессов ( осаждение никеля, хрома, цинка) или металлизации. Гальваническое покрытие обеспечивает хорошее сцепление с основным металлом, но требует технологически сложной подготовки поверхностей и высокой культуры производства.

      Метод защиты металлов протекторами ( рис. 1.50) заключается в том, что к трубопроводу подключают через кабель пластины металла, имеющего более низкий водородный потенциал, который, естественно, растворяется и разрушается в первую очередь, защищая основное изделие от коррозии.

      5. Способ катодной защиты внешним током ( рис. 1.51) металлических

      конструкций, судов и магистральных трубопроводов впервые был применен в 1910 году для защиты от коррозии подземных строительных сооружений. Этот способ отличается от метода протекторов тем, что к защищаемой детали подводится отрицательный потенциал от источника питания, а положительный- к вспомогательному аноду. В случае « естественной» коррозии деталь» теряет» электроны, а так как здесь, наоборот, электроны подводятся к детали, то и не происходит процесса ее коррозии.

      Одной из основных технологических операций защиты деталей строительных конструкций и машин от коррозии является окраска ( рис. 1.52), предназначенная не только для защиты от коррозии, но и для эстетических целей.

      Подготовка поверхности к окраске заключается в механической правке и выравнивании поверхностей, обезжиривании поверхности перед окраской и фосфатировании. Обезжиривание выполняется растворителями, бензином или погружением узла в ванну с раствором кальцинированной ( реже каустической) соды, жидкого стекла и тринатрийфосфата. После обезжиривания промывают деталь ( узел) горячей водой.

      Фосфатирование поверхности получается при обработке деталей фосфорной кислотой или раствором солей, или фосфатирующим грунтом. Фосфатный слой хорошо защищает поверхность от коррозии, причем в случае его повреждения и слоя краски коррозия не будет распространятся от места повреждения под неповрежденной частью..

      Грунтовка необходима для обеспечения хорошей сцепляемости металла с краской или шпаклевкой и для предохранения металла от коррозии. После нанесения грунтовки краскораспылителем или кистью производится сушка покрытия при температуре 80 …100 °С в течение 40 минут или при 18 … 25° С до 48 часов.

      Шпаклевание поверхности необходимо для выравнивания поверхности от рисок, царапин, дефектов сварных швов, а также для защиты металла от коррозии. Шпаклевки снижает механическую прочность покрытия, поэтому рациональна минимально необходимая их толщина. При необходимости заделки больших дефектов используются эпоксидные шпаклевки, которые можно наносит слоем до 20 мм .

      Шпаклевание может быть местное и сплошное. Сначала выполняется местное шпаклевание, с помощью шпателя вручную выполняют замазку трещин, швов и раковин. Сплошное шпаклевание выполняется с помощью краскораспылителя. Просушка выполняется без подогрева в течении 30 минут. Шлифование слоя шпаклевки проводится шлифовальными шкурками вручную или шлифовальными машинками.

      Наружные слои покрытия предназначены для декоративных и защитных целей. В зависимости от необходимости высококачественной декоративной покраски или обыкновенной выбирается краска, количество и качество технологических операций.

      Для окраски используются нитроэмали и синтетические эмали. Достоинством нитроэмалей является просушка при естественной температуре в течении 10… 15 минут. Всего наносится 5 …6 слоев толщиной 8 …10 мкм с обязательной просушкой каждого слоя. Однако нитроэмалевое покрытие имеет недостаточную стойкость к коррозии и требует сложной технологической полировки. Поверхность сначала шлифуется и покрывается растворителем, далее полируется пастами.

      Синтетические эмали придают покрытию более устойчивый блеск и лучшую защиту от коррозии. Срок службы их 4.. 5 лет. Количество слоев достаточно 2 …3 и значительно упрощается полировка. Однако полимеризация синтетического покрытия ( просушка) происходит при высокой температуре 120 … 130° С в течение часа, что требует использования сложного оборудования.

      Лакокрасочное покрытие может наноситься следующими способами:

      1 — ручная окраска кистью;

      2 — окраска погружением детали в ванну с краской;

      3 — нанесение краски воздушным распылением;

      4 — нанесение краски безвоздушным распылением;

      5 — окраска в электростатическом поле ( рис. 1.530)

      .

      Воздушное распыление проводится с помощью пистолетов — распылителей в специальных камерах или помещениях, оборудованных вентиляционными установками. Краска подается под давлением сжатого воздуха или сил тяжести. Смешивание может выполнятся как внутри пистолета, так и снаружи. Наилучшие результаты получаются при наружном смешивании. Недостатками воздушного распыления являются: большие потери краски ( до 40 …50%), взрывоопасность лакокрасочного тумана, вредность для организма. В целях экономии растворителя, который нужен в основном для снижения вязкости краски, и который улетучивается при сушке, рационально для уменьшения вязкости краски её нагревать до 60 °С. При этом толщина одного слоя увеличивается в 1,5 … 2 раза по сравнению с окраской без подогрева, следовательно, необходимо меньше наносить слоев и поэтому увеличивается производительность окраски.

      При безвоздушном распылении предварительно подогретая краска подается насосом под давлением 40… 60 кгс/ см 2 через распылитель. При этом расход краски уменьшается 20 … 25% по сравнению с воздушным распылением.

      Наиболее эффективной технологией является окраска в электростатическом поле ( рис.. 1.53). Однако необходима предварительная окраска внутренних поверхностей и глубоких впадин. Кроме того, часть краски, не получив заряда, теряется. Почти 100% использования краски получается при электромеханическом распылении, когда отрицательный заряд высокого напряжения сообщается не промежуточной среде ( воздуху), а непосредственно краске.

      Сушка покрытий заключается в удалении летучих веществ для нитроэмалей, а у синтетических эмалей и масляных покрытий после удаления летучих веществ происходит окисление и полимеризация связывающих веществ. Скорость сушки определяется температурой покрытия и степенью подвижности воздуха. При неподвижном воздухе пограничный слой воздуха насыщяется парами растворителя и дальнейший процесс испарения его замедляется.

      Различают по способу подачи тепла конвекционную и терморадиоционную сушки ( рис. 1.54). В первом случае изделие обогревается горячим воздухом, при этом сначала очередь просушивается верхний слой, который замедляет дальнейшее испарения растворителя.

      При терморадиоционной сушке источником тепла являются невидимые инфрокрасные лучи, которые свободно проходят через слой покрытия, нагревают металл. Испарение растворителя и образования корки начинается с нижней части слоя, тем самым создаются хорошие условия для отвода паров. Процесс полимеризации происходит тоже быстрее. Терморадиоционная сушка почти в два раза выполняется быстрее конвекционной сушки.

      В качестве источников инфракрасного излучения применяются термоизлучатели, нагреваемые электрическим током или газом. Панели излучателей нагреваются до 400… 500 °С и излучают инфрокрасные лучи с длиной волны 3…5 мкм, которые легко проходят слой краски и, поглощаясь металлом, нагревают его.

      « Полезность » ржавчины.
      Прежде всего польза от коррозии- это возвращение на круги свои. Трубы, лист, швеллер и другой металл, зарытый в результате небрежной работы в землю, утопленный в болота и реки возвращается в свое естественное состояние- окислы ( руда).

      Архитектор Джон Динел в 1959 году в городе Молине создал « ржавое здание», считая что людям тошно смотреть на полированные алюминевые фасады и человечество должно вернутся к более грубому стилю. Институт американской архитектуры присудил « ржавому» зданию золотую медаль. В Чикаго построен небоскреб « Сивин сэнтер», покрывающийся потоками ржавчины во время дождя.

      Мост через реку Консумнес через несколько месяцев после постройки приобрел красивую и редкую зеленовато — коричневую окраску ( подобрана такая низкоуглеродистая сталь, которая покрывалась такой пленкой в атмосферных условиях).

      Есть мостовые стали, которые ржавеют 2… 4 года, а потом образуется черная и плотная пленка, крепко сцепляющаяся с металлом и надежно защищающая его от дальнейшей коррозии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *