Исследование и разработка технологического процесса восстановления валов в условиях АО «Сызранского нефтеперерабатывающего завода»
|
Введение 3
1 Анализ антикоррозионных покрытий 11
1.1 Анализ физических и механических свойств основного металла вала и устройство насоса НК 560/335 11
1.2 Назначение антикоррозионных покрытий и их классификация 15
1.3 Способы нанесения антикоррозионных покрытий и материалы, применяемые в качестве защитных 17
1.3.1. Разновидности способов нанесения антикоррозионных покрытий 17
1.3.2. Разновидности материалов антикоррозионных покрытий 46
2 Методика исследований процессов и свойств активированной дуговой металлизации, газопламенного и плазменного напыления покрытий валов насосного оборудования 73
2.1 Методика проведения исследования процессов активированной дуговой металлизации, газопламенного и плазменного напыления 73
2.2 Методика исследования химического состава напыленных антикоррозионных покрытий 86
2.3 Методика исследования механических и эксплуатационных свойств напыленных антикоррозионных покрытий 88
2.3.1 Методика исследования механических свойств напыленных антикоррозионных покрытий 88
2.3.2 Методика исследования эксплуатационных свойств напыленных антикоррозионных покрытий 89
3 Результаты проведенных исследований процессов активированной дуговой металлизации, газопламенного и плазменного напыления антикоррозионных покрытий 94
3.1 Геометрические параметры напылённых покрытий 94
3.2 Химический состав напыленных антикоррозионных покрытий 98
3.3 Результаты исследования механических и эксплуатационных свойств напыленных антикоррозионных покрытий 100
3.3.1 Результаты исследования механических свойств антикоррозионных покрытий 100
3.3.2 Результаты исследования эксплуатационных свойств антикоррозионных покрытий 102
Заключение 109
Список используемой литературы 112
1 Анализ антикоррозионных покрытий 11
1.1 Анализ физических и механических свойств основного металла вала и устройство насоса НК 560/335 11
1.2 Назначение антикоррозионных покрытий и их классификация 15
1.3 Способы нанесения антикоррозионных покрытий и материалы, применяемые в качестве защитных 17
1.3.1. Разновидности способов нанесения антикоррозионных покрытий 17
1.3.2. Разновидности материалов антикоррозионных покрытий 46
2 Методика исследований процессов и свойств активированной дуговой металлизации, газопламенного и плазменного напыления покрытий валов насосного оборудования 73
2.1 Методика проведения исследования процессов активированной дуговой металлизации, газопламенного и плазменного напыления 73
2.2 Методика исследования химического состава напыленных антикоррозионных покрытий 86
2.3 Методика исследования механических и эксплуатационных свойств напыленных антикоррозионных покрытий 88
2.3.1 Методика исследования механических свойств напыленных антикоррозионных покрытий 88
2.3.2 Методика исследования эксплуатационных свойств напыленных антикоррозионных покрытий 89
3 Результаты проведенных исследований процессов активированной дуговой металлизации, газопламенного и плазменного напыления антикоррозионных покрытий 94
3.1 Геометрические параметры напылённых покрытий 94
3.2 Химический состав напыленных антикоррозионных покрытий 98
3.3 Результаты исследования механических и эксплуатационных свойств напыленных антикоррозионных покрытий 100
3.3.1 Результаты исследования механических свойств антикоррозионных покрытий 100
3.3.2 Результаты исследования эксплуатационных свойств антикоррозионных покрытий 102
Заключение 109
Список используемой литературы 112
Современные нефтеперерабатывающие предприятия, имея сложное, разнообразное и дорогостоящее оборудование, произведенное в России и за рубежом, расходуют большие средства на его ремонт и обслуживание. Дорогостоящее оборудование часто не обновляется и имеет небольшой остаточный ресурс. Для восстановления ресурса оборудования необходимо проводить ремонтные работы, связанные с заменой основных несущих узлов и деталей. Детали могут закупаться у заводов изготовителей или производиться своими силами.
На предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности требования к надёжности работы технологического оборудования возрастают постоянно, потому что от этого зависит безопасность обслуживающего персонала, а также надежность и непрерывность технологических процессов, от соблюдения параметров которых, напрямую зависит качество выпускаемой продукции. Обновление насосно-компрессорного парка и закупка нового оборудования требует больших вложений, а это повышает себестоимость выпускаемой продукции и понижает конкурентоспособность предприятия.
Несмотря на разнообразие оборудования и разнотипность деталей, конструктивно они состоят из унифицированных частей, к которым предъявляются определённые технические требования. Технологические свойства заготовок металлических деталей и эксплуатационная надёжность находятся в зависимости от структуры, химического состава, свойств металла, сформированных технологическими операциями, начиная с начала получения металла и заканчивая этапами обработки и сборки. Необходимо особо подчеркнуть, что в этой цепочке обработок, изменяющих структуру и свойства металла, термическая, химико-термическая обработка, а также другие технологии поверхностного модифицирования деталей являются основными завершающими операциями, которые формируют механические свойства, коррозионную стойкость, сопротивление износу и, как следствие, ресурс деталей в целом.
Таким образом, одним из реальных и доступных средств увеличения прибыли предприятия является применение в ремонтном производстве упрочняющих технологий, призванных повысить ресурс отдельных деталей и надежность технологического оборудования в целом. Используя индивидуальный подход не только к каждой детали, но и к каждой поверхности, можно разработать и предложить к использованию наиболее рациональный и экономически более выгодный способ восстановления.
Внедрение процесса восстановления антикоррозионной защиты позволяет рационально использовать металл и снижает расходы на его изготовление.
Мероприятия по антикоррозионной защите, в процессе ремонта валов, должны отражать требования по выбору защитных материалов, а также способы повышения сопротивления коррозии металлов. В настоящее время основными источниками коррозии металлов являются: повышенная влажность, агрессивные среды, атмосферные условия, а также результаты взаимодействия механических частей в оборудовании.
Касаясь стойкости к рабочим агрессивным средам, в качестве примера эффективных элементов покрытия можно привести хром и никель, содержание которых способствует образованию пассивных оксидных пленок, замедляющих коррозионное электрохимическое разрушение материала. Кроме того, хром является одним из элементов, повышающих стойкость стальных покрытий к высокотемпературной коррозии. Для защиты черных металлов (стальных изделий) желательно выбирать такой материал покрытия, который по отношению к подложке служит катодом. Цинк является типичным катодным покрытием при нанесении на сталь. Алюминий по отношению к стали может быть, как анодом, так и катодом в зависимости от состава агрессивной среды.
Наиболее распространенная электрохимическая коррозия характеризуется постоянной величиной в единицу времени, поэтому срок службы покрытия во многом определяется его толщиной. Этот показатель выбирают из условий получения надежной защиты поверхности металла, минимальной стоимости покрытия и обеспечения предусмотренных режимов работы машин. Увеличение толщины покрытий сверх определенной величины практически не повышает защитных свойств, снижает прочность сцепления покрытий с основным металлом, затрудняет сочленение кинематических пар и повышает стоимость защиты. Поэтому толщину покрытий оговаривают в технической документации на изделие, государственных стандартах и нормалях для типовых изделий.
Равномерность покрытия на поверхности изделия также является важным фактором работоспособности нанесенного материала, так как процесс коррозионного разрушения обычно начинается на участках поверхности с более тонким нанесенным слоем. Вопрос равномерности особенно актуален при газотермическом напылении покрытий, характеризующихся по сравнению с наплавкой повышенной пористостью, что облегчает перемещение агентов коррозии в глубь покрытия и к основному металлу с активизацией коррозионного разрушения [3].
В настоящее время выделяют основные направления для исключения и предотвращения образования коррозии деталей насосного оборудования:
• Легирование металла, путем ввода легирующих элементов, либо замена его на более коррозионностойкие материалы. Достоинствами данного способа являются увеличение износостойкости и достаточное повышение коррозионных свойств в разных средах эксплуатации и атмосферных условий.
• Защитные покрытия (металлические и неметаллические) органического или неорганического происхождения. Данный способ получил самое широкое распространение по причине своей многофункциональности. Основа данного способа заключается в создании ограждения между основным материалом (подложкой) и коррозионной средой, путем нанесения защитных покрытий.
• Введение ингибиторов (веществ, замедляющих скорость реакции). Происходит за счет введения компонентов в коррозионную среду, которые в свою очередь уменьшают скорость коррозии. К недостаткам данного метода можно отнести ограниченное применение при сравнительно малых объемах коррозии.
• Гальваническая защита. Данный способ используют для наделения металлов защитными функциями в широких условиях эксплуатации, а также при небольших износах производят восстановление поверхностей деталей. При данном способе затрудняется определение механических свойств покрытия по причине расположения основы непосредственно под покрытием. Физические и механические свойства осаждаемого и основного металла значительно отличаются между собой.
В настоящей работе рассматриваются способы по увеличению ресурса ответственных деталей насосно-компрессорного оборудования. Внедрение предложений в производство позволит повысить надёжность работы насосно-компрессорного оборудования и снизить затраты на ремонт и закупку новых деталей.
В связи с большой конкуренцией на рынке, вопрос оптимизации расходов на обслуживание и ремонт крайне актуален для всех. Рыночная экономика диктует необходимость снижения себестоимости выпускаемой предприятием продукции, в том числе, за счёт снижения продолжительности ремонта оборудования и увеличения межремонтного пробега. Необходимость увеличения периода безостановочной работы технологических установок и, как следствие, повышение надёжности оборудования вступает в прямое противоречие с наметившейся тенденцией к снижению качества поставляемых материалов и оборудования. Вместе с тем, с развитием новых ремонтных технологий появилась возможность увеличивать надёжность и ресурс оборудования, повышать устойчивость работы машин, сокращать время ремонта и повышать его качество.
На « Сызранском НПЗ» эксплуатируется около 850 технологических насосов и 100 компрессоров. Их наиболее нагруженные детали: валы и штоки, различных габаритных размеров и конструкций, имеют высокую стоимость и их замена увеличивает затраты на ремонт. Необходимо проанализировать эту проблему, найти пути увеличения ресурса деталей, и по возможности уменьшить производственные затраты.
Газотермическое напыление применяется для защиты поверхностей валов и штоков, подверженных коррозии и износу. Это, в основном, участки под резиновыми уплотнительными кольцами, а также защитные гильзы насосов, опорные, межколёсные и торцевые втулки длинномерных валов. В качестве наносимого материала при напылении используются различные порошки и проволоки.
До применения этих методов детали изготавливались и устанавливались на оборудование неупрочнёнными, или закупались у производителей насосно- компрессорного оборудования. При использовании покупных и неупрочнённых деталей, ресурс валов и штоков составлял от 1 до 2 лет. Основным материалом валов насосно-компрессорного оборудования, используемых на АО « Сызранский НПЗ», является конструкционная легированная сталь 40Х, которая не имеет достаточную прочность и коррозионную стойкость. Поэтому основной проблемой является формирование антикоррозионной и износостойкой защиты поверхности изделия.
Учитывая, что основные, рассмотренные выше металлические и неметаллические покрытия, обладают рядом недостатков, а именно:
— металлические:
• способ горячего нанесения - неравномерность толщины покрытия, отсутствие возможности нанесения покрытий на крупногабаритные изделия, ввиду отсутствия соответствующих по размеру ванн, применение только в пищевой, медицинской или химической промышленности;
• диффузионные покрытия - высокий уровень загрязнений в материале покрытий; объем камеры ограничивает размеры изделия; высокая дороговизна процесса;
• плакировочные покрытия - дороговизна, быстрая коррозия в зоне сварных швов, ограниченность применения, используется при изготовлении и ремонте элементов деталей, подверженных воздействию только агрессивных сред ( грязи, шлаков, пара);
• гальванические покрытия - невысокая износостойкость и долговечность, высокая вероятность возникновения наводораживания основного материала, что приводит к снижению механических свойств изделий, длительность изготовления, воздействие вредных химических факторов, ограниченность размеров обрабатываемых изделий;
• металлизационные покрытия - высокая пористость, значительные потери металла при распылении, трудоемкость подготовительных операций, возможность окисления напыляемых металлов;
— неметаллические - низкая термостойкость, низкая механическая прочность, недостаточная влагостойкость, невысокая износостойкость, хрупкость [15, 16], то необходимо, для придания важнейших коррозионностойких свойств металлу применять металлизационные покрытия, которые не смотря на незначительные недостатки, отличаются качеством и характеризуются:
• долговечностью,
• высокой антикоррозионной стойкостью,
• адгезионной прочностью,
• возможностью применения и выдержки при разных внешних температурах,
• возможностью применения для защиты крупногабаритных и имеющих большую площадь поверхностей, находящихся в собранном виде. [16].
Металлизационные покрытия можно изготавливать следующими способами:
— плазменным напылением, газопламенным напылением. Основные особенности:
• в качестве материалов используют порошки, проволоки и прутки;
• характерна высокая скорость и равномерность плазменной струи ( при плазменном напылении);
• при плазменном напылении применяется в основном инертный газ аргон, а при газопламенном горючие газы, в основном - ацетилен;
• материал ( порошки, проволоки, прутки) вводится в плазменную струю плазмотрона или пламя газовой горелки, в которых он расплавляется, напыляется и наносится на поверхность металла.
Недостатки:
• риск свертывания напыленного покрытия из- за разности температур плазменной струи и поверхности детали ( при плазменном напылении);
• процесс трудноконтролируемый и напыление ведется вручную, что требует высокой квалификации металлизатора и его визуального контроля (при газопламенном напылении);
• высокая трудоемкость;
• дороговизна порошковых материалов;
• из- за неравномерности нагрева не применяется для напыления крупногабаритных деталей.
— Активированной дуговой металлизацией. Основные особенности:
• простота в обслуживании, универсальность: можно использовать сварочные и наплавочные проволоки;
• электрическая дуга создается при соприкосновении двух изолированных, находящихся под напряжением проволок;
• покрытия наносятся на детали любой формы и габаритов;
• высокая производительность.
Недостатки:
• выгорание легирующих элементов (применение для напыления проволок с избытком легирующих элементов, например проволока нихром НП Х20Н80, Св-20Х13, компенсирует их потери при выгорании). [17].
В качестве напыления способом активированной дуговой металлизацией предлагается применить: для подслоя сварочную проволоку нихром НП Х20Н80 ГОСТ 10543-98 0 1,6 мм; для основного коррозионного слоя сварочную проволоку Св-20Х13 ГОСТ 2246-70 0 1,6 мм.
В качестве напыления способом газопламенного напыления предлагается применить самофлюсующийся порошок марки Metco 18C.
В качестве напыления способом плазменным способом предлагается применить: для подслоя порошок марки Ni80Cr20 (нихром), для основного защитного слоя порошок марки Al2O3+ TiO2.
На основании вышеуказанной проблемы целью работы является повышение срока эксплуатации валов оборудования АО «Сызранского нефтеперерабатывающего завода» за счет проведения исследований и разработки технологического процесса их восстановления.
На предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности требования к надёжности работы технологического оборудования возрастают постоянно, потому что от этого зависит безопасность обслуживающего персонала, а также надежность и непрерывность технологических процессов, от соблюдения параметров которых, напрямую зависит качество выпускаемой продукции. Обновление насосно-компрессорного парка и закупка нового оборудования требует больших вложений, а это повышает себестоимость выпускаемой продукции и понижает конкурентоспособность предприятия.
Несмотря на разнообразие оборудования и разнотипность деталей, конструктивно они состоят из унифицированных частей, к которым предъявляются определённые технические требования. Технологические свойства заготовок металлических деталей и эксплуатационная надёжность находятся в зависимости от структуры, химического состава, свойств металла, сформированных технологическими операциями, начиная с начала получения металла и заканчивая этапами обработки и сборки. Необходимо особо подчеркнуть, что в этой цепочке обработок, изменяющих структуру и свойства металла, термическая, химико-термическая обработка, а также другие технологии поверхностного модифицирования деталей являются основными завершающими операциями, которые формируют механические свойства, коррозионную стойкость, сопротивление износу и, как следствие, ресурс деталей в целом.
Таким образом, одним из реальных и доступных средств увеличения прибыли предприятия является применение в ремонтном производстве упрочняющих технологий, призванных повысить ресурс отдельных деталей и надежность технологического оборудования в целом. Используя индивидуальный подход не только к каждой детали, но и к каждой поверхности, можно разработать и предложить к использованию наиболее рациональный и экономически более выгодный способ восстановления.
Внедрение процесса восстановления антикоррозионной защиты позволяет рационально использовать металл и снижает расходы на его изготовление.
Мероприятия по антикоррозионной защите, в процессе ремонта валов, должны отражать требования по выбору защитных материалов, а также способы повышения сопротивления коррозии металлов. В настоящее время основными источниками коррозии металлов являются: повышенная влажность, агрессивные среды, атмосферные условия, а также результаты взаимодействия механических частей в оборудовании.
Касаясь стойкости к рабочим агрессивным средам, в качестве примера эффективных элементов покрытия можно привести хром и никель, содержание которых способствует образованию пассивных оксидных пленок, замедляющих коррозионное электрохимическое разрушение материала. Кроме того, хром является одним из элементов, повышающих стойкость стальных покрытий к высокотемпературной коррозии. Для защиты черных металлов (стальных изделий) желательно выбирать такой материал покрытия, который по отношению к подложке служит катодом. Цинк является типичным катодным покрытием при нанесении на сталь. Алюминий по отношению к стали может быть, как анодом, так и катодом в зависимости от состава агрессивной среды.
Наиболее распространенная электрохимическая коррозия характеризуется постоянной величиной в единицу времени, поэтому срок службы покрытия во многом определяется его толщиной. Этот показатель выбирают из условий получения надежной защиты поверхности металла, минимальной стоимости покрытия и обеспечения предусмотренных режимов работы машин. Увеличение толщины покрытий сверх определенной величины практически не повышает защитных свойств, снижает прочность сцепления покрытий с основным металлом, затрудняет сочленение кинематических пар и повышает стоимость защиты. Поэтому толщину покрытий оговаривают в технической документации на изделие, государственных стандартах и нормалях для типовых изделий.
Равномерность покрытия на поверхности изделия также является важным фактором работоспособности нанесенного материала, так как процесс коррозионного разрушения обычно начинается на участках поверхности с более тонким нанесенным слоем. Вопрос равномерности особенно актуален при газотермическом напылении покрытий, характеризующихся по сравнению с наплавкой повышенной пористостью, что облегчает перемещение агентов коррозии в глубь покрытия и к основному металлу с активизацией коррозионного разрушения [3].
В настоящее время выделяют основные направления для исключения и предотвращения образования коррозии деталей насосного оборудования:
• Легирование металла, путем ввода легирующих элементов, либо замена его на более коррозионностойкие материалы. Достоинствами данного способа являются увеличение износостойкости и достаточное повышение коррозионных свойств в разных средах эксплуатации и атмосферных условий.
• Защитные покрытия (металлические и неметаллические) органического или неорганического происхождения. Данный способ получил самое широкое распространение по причине своей многофункциональности. Основа данного способа заключается в создании ограждения между основным материалом (подложкой) и коррозионной средой, путем нанесения защитных покрытий.
• Введение ингибиторов (веществ, замедляющих скорость реакции). Происходит за счет введения компонентов в коррозионную среду, которые в свою очередь уменьшают скорость коррозии. К недостаткам данного метода можно отнести ограниченное применение при сравнительно малых объемах коррозии.
• Гальваническая защита. Данный способ используют для наделения металлов защитными функциями в широких условиях эксплуатации, а также при небольших износах производят восстановление поверхностей деталей. При данном способе затрудняется определение механических свойств покрытия по причине расположения основы непосредственно под покрытием. Физические и механические свойства осаждаемого и основного металла значительно отличаются между собой.
В настоящей работе рассматриваются способы по увеличению ресурса ответственных деталей насосно-компрессорного оборудования. Внедрение предложений в производство позволит повысить надёжность работы насосно-компрессорного оборудования и снизить затраты на ремонт и закупку новых деталей.
В связи с большой конкуренцией на рынке, вопрос оптимизации расходов на обслуживание и ремонт крайне актуален для всех. Рыночная экономика диктует необходимость снижения себестоимости выпускаемой предприятием продукции, в том числе, за счёт снижения продолжительности ремонта оборудования и увеличения межремонтного пробега. Необходимость увеличения периода безостановочной работы технологических установок и, как следствие, повышение надёжности оборудования вступает в прямое противоречие с наметившейся тенденцией к снижению качества поставляемых материалов и оборудования. Вместе с тем, с развитием новых ремонтных технологий появилась возможность увеличивать надёжность и ресурс оборудования, повышать устойчивость работы машин, сокращать время ремонта и повышать его качество.
На « Сызранском НПЗ» эксплуатируется около 850 технологических насосов и 100 компрессоров. Их наиболее нагруженные детали: валы и штоки, различных габаритных размеров и конструкций, имеют высокую стоимость и их замена увеличивает затраты на ремонт. Необходимо проанализировать эту проблему, найти пути увеличения ресурса деталей, и по возможности уменьшить производственные затраты.
Газотермическое напыление применяется для защиты поверхностей валов и штоков, подверженных коррозии и износу. Это, в основном, участки под резиновыми уплотнительными кольцами, а также защитные гильзы насосов, опорные, межколёсные и торцевые втулки длинномерных валов. В качестве наносимого материала при напылении используются различные порошки и проволоки.
До применения этих методов детали изготавливались и устанавливались на оборудование неупрочнёнными, или закупались у производителей насосно- компрессорного оборудования. При использовании покупных и неупрочнённых деталей, ресурс валов и штоков составлял от 1 до 2 лет. Основным материалом валов насосно-компрессорного оборудования, используемых на АО « Сызранский НПЗ», является конструкционная легированная сталь 40Х, которая не имеет достаточную прочность и коррозионную стойкость. Поэтому основной проблемой является формирование антикоррозионной и износостойкой защиты поверхности изделия.
Учитывая, что основные, рассмотренные выше металлические и неметаллические покрытия, обладают рядом недостатков, а именно:
— металлические:
• способ горячего нанесения - неравномерность толщины покрытия, отсутствие возможности нанесения покрытий на крупногабаритные изделия, ввиду отсутствия соответствующих по размеру ванн, применение только в пищевой, медицинской или химической промышленности;
• диффузионные покрытия - высокий уровень загрязнений в материале покрытий; объем камеры ограничивает размеры изделия; высокая дороговизна процесса;
• плакировочные покрытия - дороговизна, быстрая коррозия в зоне сварных швов, ограниченность применения, используется при изготовлении и ремонте элементов деталей, подверженных воздействию только агрессивных сред ( грязи, шлаков, пара);
• гальванические покрытия - невысокая износостойкость и долговечность, высокая вероятность возникновения наводораживания основного материала, что приводит к снижению механических свойств изделий, длительность изготовления, воздействие вредных химических факторов, ограниченность размеров обрабатываемых изделий;
• металлизационные покрытия - высокая пористость, значительные потери металла при распылении, трудоемкость подготовительных операций, возможность окисления напыляемых металлов;
— неметаллические - низкая термостойкость, низкая механическая прочность, недостаточная влагостойкость, невысокая износостойкость, хрупкость [15, 16], то необходимо, для придания важнейших коррозионностойких свойств металлу применять металлизационные покрытия, которые не смотря на незначительные недостатки, отличаются качеством и характеризуются:
• долговечностью,
• высокой антикоррозионной стойкостью,
• адгезионной прочностью,
• возможностью применения и выдержки при разных внешних температурах,
• возможностью применения для защиты крупногабаритных и имеющих большую площадь поверхностей, находящихся в собранном виде. [16].
Металлизационные покрытия можно изготавливать следующими способами:
— плазменным напылением, газопламенным напылением. Основные особенности:
• в качестве материалов используют порошки, проволоки и прутки;
• характерна высокая скорость и равномерность плазменной струи ( при плазменном напылении);
• при плазменном напылении применяется в основном инертный газ аргон, а при газопламенном горючие газы, в основном - ацетилен;
• материал ( порошки, проволоки, прутки) вводится в плазменную струю плазмотрона или пламя газовой горелки, в которых он расплавляется, напыляется и наносится на поверхность металла.
Недостатки:
• риск свертывания напыленного покрытия из- за разности температур плазменной струи и поверхности детали ( при плазменном напылении);
• процесс трудноконтролируемый и напыление ведется вручную, что требует высокой квалификации металлизатора и его визуального контроля (при газопламенном напылении);
• высокая трудоемкость;
• дороговизна порошковых материалов;
• из- за неравномерности нагрева не применяется для напыления крупногабаритных деталей.
— Активированной дуговой металлизацией. Основные особенности:
• простота в обслуживании, универсальность: можно использовать сварочные и наплавочные проволоки;
• электрическая дуга создается при соприкосновении двух изолированных, находящихся под напряжением проволок;
• покрытия наносятся на детали любой формы и габаритов;
• высокая производительность.
Недостатки:
• выгорание легирующих элементов (применение для напыления проволок с избытком легирующих элементов, например проволока нихром НП Х20Н80, Св-20Х13, компенсирует их потери при выгорании). [17].
В качестве напыления способом активированной дуговой металлизацией предлагается применить: для подслоя сварочную проволоку нихром НП Х20Н80 ГОСТ 10543-98 0 1,6 мм; для основного коррозионного слоя сварочную проволоку Св-20Х13 ГОСТ 2246-70 0 1,6 мм.
В качестве напыления способом газопламенного напыления предлагается применить самофлюсующийся порошок марки Metco 18C.
В качестве напыления способом плазменным способом предлагается применить: для подслоя порошок марки Ni80Cr20 (нихром), для основного защитного слоя порошок марки Al2O3+ TiO2.
На основании вышеуказанной проблемы целью работы является повышение срока эксплуатации валов оборудования АО «Сызранского нефтеперерабатывающего завода» за счет проведения исследований и разработки технологического процесса их восстановления.
Проведя полный цикл исследований по определению возможности применения способов газотермического нанесения покрытий в качестве антикоррозионных установили, что применение напыленных, методом активированной дуговой металлизации, покрытий валов из стали 40Х показали наилучшие технико-экономические результаты по сравнению с методом плазменного и газопламенного напыления. В результате применения метода активированной дуговой металлизации была достигнута адгезионная прочность сцепления покрытия 36 МПа, что значительно превышает показатели плазменного и газопламенного напыления. По сравнению с другими методами у активированной дуговой металлизации наивысшая производительность процесса (10-25 кг/ч), наименьшие затраты на реализацию получения покрытий, а также возможность нанесения покрытий толщиной до 15 мм.
Установлено, что механические и эксплуатационные свойства конструкционной легированной стали 40Х, являющейся основным металлом изделия валов насосного оборудования, не способны в полной мере противостоять влиянию коррозионной среды и поэтому крайне важно обеспечивать антикоррозионную защиту поверхности.
В ходе исследований применялись экспериментальные образцы в виде пластин, размерами 100x100x14 мм и цилиндры диаметром 25x25 мм, высотой 16 мм. Образцы были изготовлены из материала аналогичному изделию вала.
В качестве напыления способом активированной дуговой металлизации использовалась для подслоя сварочная проволока нихром НП Х20Н80 ГОСТ 10543-98 Ѳ 1,6 мм; для основного коррозионного слоя сварочную проволоку Св-20Х13 ГОСТ 2246-70 Ѳ 1,6 мм. В качестве напыления способом газопламенного напыления использовался самофлюсующийся порошок марки Metco 18C. В качестве напыления плазменным способом использовалось для подслоя порошок марки Ni80Cr20 (нихром), для основного защитного слоя порошок марки Al2O3+TiO2.
В процессе исследований были определены и опробованы режимы и техника нанесения покрытий активированной дуговой металлизации валов при помощи установки АДМ-10, газопламенного напыления с помощью установки Castodyn DS 8000, плазменного напыления с помощью установки УПУ-8М. Исследования проводились для различного количества проходов и диапазона толщин (слоев) покрытия.
Исследовано и установлено путем внешнего контроля и измерениями, что покрытия формируются стабильно, равномерно, без видимых дефектов, а также без отклонений от геометрических параметров вне зависимости от количества проходов и толщины слоев покрытия, путем выбора соответствующих режимов и техники напыления.
Результат исследования химического состава покрытий показал, что они являются однородными. Однородность говорит практически о полном отсутствии посторонних примесей в сплаве, способных нарушить целостность структуры покрытия.
Исследование твердости покрытий по методу Виккерса установило зависимость микротвердости покрытий от режимов и техники напыления, а рассчитанные значения показали, что твердость покрытий соответствует значениям, установленным требованиями нормативно-технической документации и достигает величины в 548 HV 0,2.
Установлено, что пористость покрытий бывает открытой и сквозной. В ходе исследований было установлено, что толщина покрытий влияет на показатель пористости. Испытания и арифметические расчеты открытой и сквозной пористости показали, что показатель пористости не превышает 20%, что соответствует требованиям нормативно-технической документации.
Помимо пористости были проведены исследования покрытий на наличие адгезионной прочности (сцепления). Данное свойство проверялось путем нанесения сетки царапин на поверхность напыленных образцов и испытанием склеенных цилиндров эпоксидным клеем. При нанесении сетки царапин отслоений элементов покрытий не произошло, а при разрыве склеенных образцов, рассчитанный параметр прочности сцепления, показал значения не меньше 30 МПа только для двух методов напыления - плазменное и активированная дуговая металлизация.
Таким образом, цель данной работы - повышение коррозионной стойкости валов из стали 40Х, в процессе эксплуатации, за счёт нанесения защитных покрытий и разработка технологического процесса нанесения покрытий была достигнута в полном объеме.
Установлено, что механические и эксплуатационные свойства конструкционной легированной стали 40Х, являющейся основным металлом изделия валов насосного оборудования, не способны в полной мере противостоять влиянию коррозионной среды и поэтому крайне важно обеспечивать антикоррозионную защиту поверхности.
В ходе исследований применялись экспериментальные образцы в виде пластин, размерами 100x100x14 мм и цилиндры диаметром 25x25 мм, высотой 16 мм. Образцы были изготовлены из материала аналогичному изделию вала.
В качестве напыления способом активированной дуговой металлизации использовалась для подслоя сварочная проволока нихром НП Х20Н80 ГОСТ 10543-98 Ѳ 1,6 мм; для основного коррозионного слоя сварочную проволоку Св-20Х13 ГОСТ 2246-70 Ѳ 1,6 мм. В качестве напыления способом газопламенного напыления использовался самофлюсующийся порошок марки Metco 18C. В качестве напыления плазменным способом использовалось для подслоя порошок марки Ni80Cr20 (нихром), для основного защитного слоя порошок марки Al2O3+TiO2.
В процессе исследований были определены и опробованы режимы и техника нанесения покрытий активированной дуговой металлизации валов при помощи установки АДМ-10, газопламенного напыления с помощью установки Castodyn DS 8000, плазменного напыления с помощью установки УПУ-8М. Исследования проводились для различного количества проходов и диапазона толщин (слоев) покрытия.
Исследовано и установлено путем внешнего контроля и измерениями, что покрытия формируются стабильно, равномерно, без видимых дефектов, а также без отклонений от геометрических параметров вне зависимости от количества проходов и толщины слоев покрытия, путем выбора соответствующих режимов и техники напыления.
Результат исследования химического состава покрытий показал, что они являются однородными. Однородность говорит практически о полном отсутствии посторонних примесей в сплаве, способных нарушить целостность структуры покрытия.
Исследование твердости покрытий по методу Виккерса установило зависимость микротвердости покрытий от режимов и техники напыления, а рассчитанные значения показали, что твердость покрытий соответствует значениям, установленным требованиями нормативно-технической документации и достигает величины в 548 HV 0,2.
Установлено, что пористость покрытий бывает открытой и сквозной. В ходе исследований было установлено, что толщина покрытий влияет на показатель пористости. Испытания и арифметические расчеты открытой и сквозной пористости показали, что показатель пористости не превышает 20%, что соответствует требованиям нормативно-технической документации.
Помимо пористости были проведены исследования покрытий на наличие адгезионной прочности (сцепления). Данное свойство проверялось путем нанесения сетки царапин на поверхность напыленных образцов и испытанием склеенных цилиндров эпоксидным клеем. При нанесении сетки царапин отслоений элементов покрытий не произошло, а при разрыве склеенных образцов, рассчитанный параметр прочности сцепления, показал значения не меньше 30 МПа только для двух методов напыления - плазменное и активированная дуговая металлизация.
Таким образом, цель данной работы - повышение коррозионной стойкости валов из стали 40Х, в процессе эксплуатации, за счёт нанесения защитных покрытий и разработка технологического процесса нанесения покрытий была достигнута в полном объеме.
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
Каталог работ (130779)
- Бакалаврская работа (31511)
- Диссертация (960)
- Магистерская диссертация (18382)
- Дипломные работы, ВКР (53285)
- Главы к дипломным работам (2108)
- Курсовые работы (9669)
- Контрольные работы (6188)
- Отчеты по практике (1308)
- Рефераты (1450)
- Задачи, тесты, ПТК (616)
- Ответы на вопросы (154)
- Статьи, Эссе, Сочинения (911)
- Бизнес-планы (49)
- Презентации (101)
- РГР (84)
- Авторефераты (РГБ) (1691)
- Диссертации (РГБ) (1879)
- Прочее (433)
Новости
06.01.2018
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь в выполнении учебных и научных работ на заказ ОФОРМИТЬ ЗАКАЗ
дальше»» Все новости
Статьи
- Где лучше заказывать диссертации и дипломные?
- Выполнение научных статей
- Подготовка диссертаций
- Подводные камни при написании магистерской работы
- Помощь в выполнении дипломных работ
»» Все статьи
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
