دیرگدازهای ضد اسید | معرفی فرآورده آجر یا کاشی

۱۴ مرداد ۱۳۹۷

معرفی فرآورده آجر یا کاشی

دیرگدازهای ضد اسید

 

تهیه و تنظیم:

محمدحمید وکیل ­نژاد

کارشناس مواد نسوز و مهندسی مواد – سرامیک دانشگاه علوم و تحقیقات

دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد – نانومواد دانشگاه علم و صنعت ایران

 

مقدمه و آشنایی

تعریف اول از کاشی ضد اسید :

کاشی ضد اسید مواد جامد پخته شده در کوره ­های شاتلی و دسته­ای از مواد سرامیکی مثل آجرها یاکاشی ­های رٌسی، شِیلی و یا مخلوطی از هردو هستند که در بخش­های درونی و بیرونی یک سازه یا ساختمان در معرض حملات شیمیایی اسیدیته همچون صنایع شیمیایی و پتروشیمی (ریفورمرها و کراکرهای اوره و آمونیاک) مورد استفاده قرار می­ گیرند.

تعریف دوم از از کاشی ضد اسید :

خواص فیزیکی و رفتار شیمیایی آجر و کاشی ضد اسید از تأمین­ کننده تا تأمین­ کننده متفاوت است.

و این امر عمدتاً ناشی از ترکیب­ شیمیایی مختلف مواد اولیه مورد استفاده در فرآیندساخت آنها است.

جدای از بحث این تفاوت ­ها، در مورد آجر و کاشی ضد اسید باید به سه نوع زیر توجه داشت :

  • نوع اول- آن مواضع مورد مصرفی که جذب پایین و مقاومت بالا به اسید خیلی اهمیت ندارد.
  • نوع دوم- آن مواضع از کاربرد که جذب پایین­تر و مقاومت بالاتر در برابر اسیدها لازم است.
  •  نوع سوم- آن مواضع از کاربرد که به حداقل جذب آب و حداکثر مقاومت در برابر اسیدها تأکید دارد.

تعریف سوم از کاشی ضد اسید :

واحد اندازه­ گیری بصورت اینچ-پوند بوده که باید به واحد میلی ­­متر/ گرم تبدیل کرد.

نکات مهم : 

نوع اول، دوم و سوم در مقاومت به شوک حرارتی نباید تفاوت آن چنانی داشته باشند.

حدحلالیت یک آجر مورد آزمایش، برای کاربرد خاصی باید در زمان خرید با تاییدیه فنی بین خریدار و تأمین­ کننده تعیین شود.

نوع اول و سوم به ترتیب با کدهای “H” و “L” شناخته شده ­اند.

تکنولوژی ساخت آجرهای ضد اسید :

 

آجرهای ضد اسید معمولاً آجرهای نسوز شاموتی­ سیلیسی (دیرگدازهای شبه ­­سیلیسی) با حدود ۱۵ تا ۳۰ درصد اکسید آلومینیوم اند.

فاز کریستالی موجود در بافت آجرنسوز فوق حاوی ۳۰-۲۰درصد وزنی فاز مولایت و مقدار کمی فازهای کوارتز، کریستوبالیت و فلدسپاتوییدها و فاز اصلی موجود حاوی ۷۰ درصد فاز شیشه ­ای یا فاز مایع موجود در آجرنسوز شبه ­سیلیسی می ­باشد.

که باعث تشکیل ساختار استون­ور (سنگینه)، متراکم و مقاوم در این ماده سرامیکی مورد مصرف در صنایع شیمیایی شده است.

رس­های شبه­ سیلیسی یا کائولن خام باهم با مواد سخت خردشده مثل شاموت، پرسلان یا خرده کلینکر جهت تولید آجرهای ضد اسید مخلوط شده ­اند.

به منظور ساخت و تولید آجرهای ضداسید باید به موارد تفاوت بین شکل­دادن ”خشک”  و ”پلاستیک” در نظر گرفته شود:

شکل­ دادن پلاستیک بدین صورت است که مواد سخت بصورت مخلوط پلاستیک با درصد بالایی از رس (حدود ۷۰-۴۰درصد) و آب در میکسر پارویی آماده ­سازی می ­شود.

محصولات با طرح ­های ساده (مثل شکل ­های استاندارد آجر ضد اسید یا صفحه ­های برش خورده) به روش اکستروژن تخت خلأ از مخلوط نامحدودی بصورت رشته در آمده و در چرخه­های زمانی مشخص برش داده می­ شوند.

برای آجرهایی با طرح ­های پیچیده، بدنه­های شکل ­داده شده اولیه مجدداً توسط ماشین ­ابزار شکل داده می ­شوند.

آجرهای شکل­ داده شده به حالت پلاستیک تلرانس ابعادی نسبتاً بالایی به دلیل درصد بالای رس و انقباض ناشی از خشک و پخت آن دارد.

 

تفاوت بین پرس خشک و کوبشی :

 

با توجه به روش شکل­ دادن خشک تفاوت­ هایی بین فرآیند پرس خشک و کوبشی وجود دارد:

 

فرآیند کوبشی برای آجرهای طرح­ دار یا بسیار پیچیده و با مقدار خرده کم مورد استفاده قرار گرفته است.

مخلوط با چکش­ های هوای فشرده درون یک قالب چوبی آسترشده با ورق فولادی پرس می ­شود.

فرآیند خشک برای آجرهای با هندسه یا طرح ساده می­باشد .

اما مقدار خرده بالا روی پرس­های مکانیکی یا هیدرولیکی ایجاد می­شود.

در این دو مورد فوق، به دلیل اینکه درصد رس (حدود ۳۰-۱۵درصد) درمقایسه با فرآیند پلاستیک کمتر است.

آجرهای با دقت ابعادی بهتر و تلرانس­ های کمتر تولید شده ­اند.

پس از خشک کردن، آجرها در دماهای بین ۱۲۰۰ تا ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد پخته می­شوند.

اطلاعات خواص مهم ذیل در دستگاه تجزیه شیمیایی طبق استاندارد DIN-28062 انجام می­ گیرد:

  • مواد و مصالح سازنده آستردیرگداز
  • آجرهای ضداسید
  • صفحات و قطعات شکل ­دار

اگر آجرهای ضد اسید در دستگاه تجزیه شیمیایی قرار گیرند، تنشی برروی آنها بوجود می­ آید مثلاً :

 

  • حملات شیمیایی در اثر محیط گازی یا مایع
  • تنش حرارتی در اثر دماهای فرآیند
  • شوک حرارتی
  • گرادیان دمایی آستردیرگداز

 

درنتیجه جوانه ­زنی ترک بروز می­کند.

 

تنش مکانیکال درنتیجه فشارهای طی عملیات، تحت خلأ شدن، ارتعاشات مکانیکی، سیالات روان که اغلب حاوی مواد جامد و مخلوط هستند.

تنش مازاد ناشی از پر و خالی کردن محفظه­ها یا در اثر از بین رفتن پوشش­ها بوجود می ­آید.

الزامات زیر درنتیجه احتمالات مختلف بروزش تنش­های فوق در آستردیرگداز ضد اسید ذکر شده است:

  1. تخلخل ظاهری پایین جهت کاهش نفوذپذیری محیط خورنده
  2. درصد زیادی مربوط به اجزای اسیدی (مقاوم در برابر اسیدها)

 

درصد کمی مربوط به اکسیدهای Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO است.

چراکه انحلال­ پذیری این اکسیدها در اسید بیشتر است.

اگر آجر ضد اسید در قسمت کف کوره نصب شود از استحکام مکانیکی بالا و مقاومت در برابر سایش خوب برخوردار خواهد بود.

مقاومت در برابر شوک حرارتی خوب جهت فرآیندهای گرمازا و عملیات باردهی (مثل وقتیکه محلول مایع کل فضای خالی را پر کرده باشد و هنوز با جداره واکنش گرم انجام دهد.)


بررسی الزامات خواص فیزیکی و مکانیکی

خواص فیزیکی و رفتار شیمیایی آجر و کاشی ضد اسید

 

۱- استحکام-:

زمانیکه آجر و کاشی ضد اسید با استفاده از استاندارد ASTM C-67 مورد آزمون قرار می ­گیرد باید الزامات مدول گسیختگی (استحکام خمشی) طبق نمونه جدول بالا پیاده ­سازی شود.

 

۲- جذب آب :

زمانی که آجر و کاشی ضد اسید مورد آزمایش استاندارد ASTM C-20 قرار می­ گیرد باید به الزامات جذب آب (برمبنای ۲ساعت جوشیدن نمونه در آب) طبق جدول بالا پرداخته شود.

 

۳- اندازه قطعه:

اندازه درخواستی آجر و کاشی ضد اسید باید توسط خریدار مشخص گردد.

معیارهای طول، عرض و ضخامت آجر و کاشی ضد اسید باید ±۳% ابعاد خواسته شده درنظر گرفته شود.

 

۴- تاب خوردن :

آجر یا کاشی ضد اسید باید مطابق با استاندارد ASTM-C67 و جدول زیر ارزیابی کیفی شوند.

 

۵- بافت سطحی :

سطح آجر و کاشی ضد اسید باید به منظ ور استحکام خمشی بالاتر بافته شده باشند. بافتن توسط برش سیم، مته­زنی و دیگر ابزارهای مشابه صورت گیرد. اگر بافتن تمام شد، کنگره­ ها و دندانه ­ها نباید بیشتر از ۳ میلی­متر بیشتر باشد.

 


 

مراجع و منابع علمی-فنی مرتبط:

استانداردهایی که در این حوزه کاربرد دارند:

سازمان آزمون و مواد آمریکا یک سری استانداردهایی در مورد کنترل کیفیت فرآورده کاشی­های ضد اسید ارائه کرده است:

  • روش آزمون شماره ASTM C-20 جهت تست تخلخل ظاهری، جذب آب، وزن مخصوص ظاهری و دانسیته بالک آجرنسوز و دیرگدازهای شکل­دار در آب جوش
  • روش آزمون شماره ASTM C-67 جهت نمونه­برداری و آزمایش آجر و کاشی رسی ساختمانی
  • روش اجرایی آزمون شماره ASTM C-397 جهت کاربرد گیرش شیمیایی ملات­های نسوز سیلیسی و سیلیکاتی مقاوم دربرابر شیمیایی­ها
  • روش اجرایی شماره ASTM C-723 جهت آزمایش گروت­های رزینی مقاوم دربرابر شیمیایی­ها مورد استفاده در کاشی و آجر ساختمانی
  • شناسایی فیزیکی مواد آزمون شماره ASTM E-11 جهت سرند کردن بصورت وایر-کلوث برای تعیین دانه­ بندی

 


بازرسی چشمی

۱- سطح آزاد آجر و کاشی ضد اسید باید عاری از هرگونه لایه ­لایه ­ای شدن (lamination) یا ترک سطحی (Cracks) در طی فرآیند ساخت و تولید باشد.

۲- سیاه دل : زمانی که شما آجر یا کاشی ضد اسید را می­شکنید ممکن است نواحی تیره و سیاه­ رنگی در بافت آجر ببینید این لکه ­ها را سیاه دل یا مغز سیاه گویند.

بطورکلی سیاه دل درنتیجه احیای مینرال­ های حاوی آهن درطی فرآیند پخت رخ می ­دهد.

وجود چنین عیبی، بدون توجه به اندازه آجر یا کاشی ضد اسید، با در دست داشتن برگه دیتاشیت تولیدکننده و پیاده­سازی الزامات خواص فیزیکی و مکانیکی و رفتار شیمیایی را چک کنید و برای مرجوع کردن کالا عجله نکنید!!!

 

۰
برچسب ها :
نویسنده مطلب متالورژها اینفو
کارشناس مهندسی مواد | مدرس و پژوهشگر دیجیتال مارکتینگ

بدون دیدگاه