Разработка технологии нанесения защитных антикоррозионных покрытий на детали запорной арматуры
Введение
Антикоррозионная защита разного рода металлов, в настоящее время, является одной из самых важных задач для всех промышленных производств. Коррозия металла входит в перечень самых серьезных проблем связанных с эксплуатацией любых металлических конструкций.
В особенности, к коррозии уязвимы запорная арматура и различные трубопроводы. Эксплуатационные среды, в которых используются данные металлические конструкции, оказывают негативное влияние на состояние этих конструкций. Температура эксплуатационной среды, грунтовые воды, химический состав транспортируемых веществ, блуждающие токи и другие факторы являются главными причинами появления коррозии.
Тема антикоррозионных покрытий активно изучается в настоящее время. При помощи трубопроводов транспортируются различного рода вещества, например, такие как нефть и продукты нефтепереработки, газ. В отсутствии антикоррозионной защиты, такие трубы очень сильно подвержены внутренней и внешней коррозии.
Оглавление
Введение 13
1. Теоретическая часть................................................................................................................15
1.1. Обзор методов нанесения антикоррозионных покрытий на детали запорной арматуры .......................................................................................................................................................15
1.2. Метод холодного газодинамического напыления ............................................................31
1.3. Оборудование для метода холодного газодинамического напыления ...........................34
1.3.1. Назначение оборудования ................................................................................................34
1.3.2. Общий вид установки ДИМЕТ-421 ................................................................................35
1.3.3. Особенности установки ДИМЕТ-421 и ее технические характеристики ...................36
1.3.4. Принцип работы оборудования ДИМЕТ-421 ................................................................38
1.3.5. Дополнительное оборудование для использования метода холодного газодинамического напыления ..................................................................................................39
1.3.6. Организация рабочего места ............................................................................................47
1.4. Технология нанесения покрытий методом холодного газодинамического напыления .......................................................................................................................................................48
1.4.1. Подготовка поверхности под покрытие .........................................................................49
1.4.2. Настройка производительности питателя ......................................................................50
1.5. Виды покрытий, нанесенные методом холодного газодинамического напыления .......50
1.6. Материалы для покрытий, нанесенных методом холодного газодинамического напыления ....................................................................................................................................52
1.7. Технология и оборудования для изготовления порошков ...............................................54
1.7.1. Получение порошков методом высокоскоростного распыления и закалки ...............54
1.7.2. Получение порошков методом механического синтезирования .................................55
1.8. Нанесение металлических покрытий методом холодного газодинамического напыления и их особенности ..............................................................................58
1.9. Композиция Al-Zn для нанесения покрытий методом холодного газодинамического напыления ....................................................................................................................................59
2. Экспериментальная часть .............................................................................69
2.1. Подготовка образцов для напыления антикоррозионных покрытий ..................69
2.2. Нанесение покрытий Al-Zn методом холодного газодинамического напыления .........71
2.3. Микроструктура нанесенных покрытий Al-Zn методом холодного газодинамического напыления ....................................................................................................................................79
2.4. Измерение коэффициента трения покрытий Al-Zn нанесенных методом холодного газодинамического напыления ..................................................................................................86
2.5. Планирование многофакторного эксперимента .......................................................91
Заключение ..................................................................................................................................99
Список использованной литературы ...................................................................101
Список использованной литературы
1. Патент RU 2142520 МПК: С 23 С 28/00, 22.07.1994 г. Защитное покрытие: заявл. 96110199/02, 1995.07.24: опубл.: 1999.12.10 / Джон Фостер (GB) – 13 с.
2. Патент RU 2104434 МПК: F 16 К 5/06 от 21.03.1996 г. Шаровой кран: заявл. 96105590/06, 21.03.1996: опубл.: 10.02.1998 / Кучмин И.Б. – 5 с.
3. Патент RU 2530975 МПК: C 23 C 28/00: Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры: заявл.: 2013122506/02, 2013.05.16: опубл.: 2014.10.20 / Балдаев Л.В., Грачев О.Е., Доброхотов Н.А., Дубов И.Р., Коржнев В.И., Лобанов О.И., Мухаметова С.С., Силимянкин Н.В. – 4 с.
4. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
5. Каблов Е.Н., Старцев О.В. Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 4 (37). С. 38–52. DOI: 10/18577/2071-9140-2015-0-4-38-52.
6. Каблов Е.Н., Кутырев А.Е., Вдовин А.И., Козлов И.А., Афанасьев-Ходыкин А.Н. Исследование возможности возникновения контактной коррозии в паяных соединениях, используемых в конструкции двигателей авиационной техники // Авиационные материалы и технологии. 2021. № 4 (65). Ст. 01. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 12.05.2022). DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-4-3-13.
7. Коновалов В.В., Дубинский С.В., Макаров А.Д., Доценко А.М. Исследование корреляционных зависимостей между механическими свойствами авиационных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2018. № 2 (51). С. 40–46. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-2-40-46.
8. Косарев В.Ф., Алхимов А.П. Технология, оборудование, инструменты // Обработка металлов. 2003. № 3. С. 28–30
9. Алхимов А.П., Гулидов А.И., Косарев В.Ф., Нестерович Н.И. Особенности дефор
Поэтапный процесс напыления покрытий методом ХГДН состоит в следующем: нагретый в воздух поступает в сверхзвуковое сопло. Параллельно в это сопло подается порошок из материала, который мы хотим нанести на поверхность изделия. В сопле происходит формирование воздушного потока, который ускоряет эти частицы порошка до сверхзвуковой скорости и напыляет на поверхность изделия.
Уникальным свойством данного метода является то, что частицы порошка, которые напыляются на поверхность, не обязательно должны быть нагретыми до высоких температур. Частицы напыляются на поверхность в твердом, нерасплавленном состоянии, но вылетающие из сопла с сверхзвуковой скоростью, за счет чего остаются на поверхности. Частицы разгоняются сверхзвуковым потоком сжатого воздуха. Момент вылета частиц порошка из сопла изображен на рис. 1.5.
Рис. 1.5 Момент соприкосновения частиц с поверхностью
Покрытия формируются исключительно только из частиц, которые закрепляются на поверхности при соприкосновении