Регистрация / Вход
Прислать материал

14.625.21.0020

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.625.21.0020
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей"
Название доклада
Разработка технологий наплавки проволоки марки Св-МНЖМцТК40-1-1-0,3-0,1 на уплотнительные поля узлов затворов судовой арматуры из бронзы марки БрА9Ж4Н4Мц1, с целью повышения ресурса ее эксплуатации
Докладчик
Пичужкин Сергей Александрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель. Разработка ручной, механизированной и автоматической технологий наплавки коррозионно-стойкой медно-никелевой проволоки на уплотнительные поля узлов затворов судовой арматуры из бронзы с целью увеличения её срока эксплуатации.
Задачи. Разработка режимов ручной, механизированной и автоматической наплавки коррозионно-стойкой медно-никелевой проволоки марки Св-МНЖМцТК40-1-1-0,3-0,1 на уплотнительные поля уз-лов затворов судовой арматуры из бронзы марки БрА9Ж4Н4Мц1, обеспечивающих получение наплавленного металла без трещин, свищей и других недопустимых дефектов. Прочность соединения наплавленного металла с бронзой должна быть не менее 280 МПа. Наплавленный на бронзу металл должен быть стоек против питтинговой и избирательной коррозии в морской воде. Скорость струевой коррозии наплавленного металла не более 0,02 г/м2 .ч при скорости потока морской воды не более 4 м/сек. Исследование структуры, химического и фазового состава наплавленного металла.
Актуальность и новизна исследования
В судостроении для систем забортной воды наиболее широко применяется арматура из алюминиевой бронзы типа БрА9Ж4Н4Мц1. При этом наиболее уязвимым местом арматуры в отношении коррозионного воздействия агрессивной среды являются уплотнительные поверхности затвора, где протекают самые активные процессы коррозионно-эрозионного разрушения. В связи с недостаточной коррозионной стойкостью уплотнительных поверхностей и склонностью бронзы к питтинговой коррозии в морской воде срок службы такой арматуры, как показал опыт эксплуатации, не более 5-6 лет.
Срок службы судовой арматуры может быть существенно повышен (в 2 и более раза), если уплотнительные поверхности арматуры наплавлять коррозионно-стойким материалом, не склонным к питтинговой коррозии.
Описание исследования

Металлографические исследования микрошлифов выполняли с применением инвертированных микроскопа отражённого света Axiovert 40 Mat и оптического микроскопа Axioobserver.A1m.

Химический состав металла в зонах сварных соединений исследовали с применением сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA//LMV в сочетании с энергодисперсионным спектрометром INCA WAVE.

Исследование фазового состава производилось с помощью многофункционального рентгеновского дифрактометра Rigaku Ultima IV, снабженного комплексом управляющих программ и обрабатывающим комплексом PDXL (X-ray Powder Diffraction Software).

Твердость по Виккерсу (HV) измеряли по ГОСТ 2999 при нагрузке 5 кг на твердомере Zwick/Roell ZHV.

Определение прочности соединения наплавленного металла с бронзой выполняли испытанием образцов на отрыв  по СТП УЕИА.248-2009 "Композиционные и биметаллические соединения разнородных металлов и сплавов. Определение прочности сцепления слоев при испытаниях на статический изгиб, срез и отрыв"  на машине Zwick/Roell Z100.

Исследования коррозионной стойкости наплавленных образцов  выполняли согласно «Программы и методике исследовательских испытаний коррозионной стойкости образцов из наплавленного металла» №3-333-2015-4, разработанной с учетом требований ТЗ на тему,  ГОСТ 9.905 «Методы коррозионных испытаний» и ГОСТ 9.908 «Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости».  В программу вошли  испытания на стойкость против общей, струевой, избирательной и питтинговой  коррозии образцов из наплавленного металла проволокой марки Св-МНЖМцТК 40-1-1-0,3-0,1.

Результаты исследования

Разработана технология ручной аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом с применением проволоки Св-МНЖМцТК 40-1-1-0,3-0,1 на уплотнительные поверхности узлов затворов судовой арматуры из бронзы марки БрА9Ж4Н4Мц1, обеспечивающая получение качественных наплавленных соединений,  и выпущен руководящий документ РД 5.УЕИА.3659-2015.

Разработана технология автоматической аргонодуговой наплавки плавящимся электродом проволокой Св-МНЖМцТК 40-1-1-0,3-0,1 на уплотнительные поверхности узлов затворов судовой арматуры из бронзы марки БрА9Ж4Н4Мц1, обеспечивающая получение качественных наплавленных соединений, и выпущен руководящий документ РД 5.УЕИА. 3661-2015.

Разработана технология механизированной аргонодуговой наплавки плавящимся электродом проволоки Св-МНЖМцТК 40-1-1-0,3-0,1 на уплотнительные поверхности узлов затворов судовой арматуры из бронзы марки БрА9Ж4Н4Мц1, обеспечивающая получение качественных наплавленных соединений, и выпущен руководящий документ РД 5.УЕИА. 3665-2015.

 По результатам коррозионных исследовательских испытаний образцов из наплавленного металла проволокой марки Св-МНЖМцТК40-1-1-0,3-0,1 установлено:

- скорость общей  коррозии наплавленного металла составляет  от 0,0018 до 0,0031 г/ м2 час;

- скорость струевой  коррозии  наплавленного металла составляет от 0,0155 до 0,0194 г/м2час при экспозиции 100 ч;

- наплавленный металл не склонен к избирательной и  питтинговой коррозии.

Установлено, что металла подслоя и рабочего слоя имеют литую ячеистую (дендритную) структуру и представляют собой твердый раствор никеля и др. элементов в меди. Рабочий слой  содержит около  40%  никеля и менее   1,5%  алюминия, что обеспечивает его высокую коррозионную стойкость и отсутствие в нем трещин, вызванных образованием  интерметаллидов типа AlNi3.

Для обеспечения в рабочем слое содержания никеля около 40%  наплавку  проволокой МНЖМцТК 40-1-1-0,3-0,1 необходимо выполнять как минимум в два  слоя.

Исследования  структуры и химического состава  металла, наплавленного проволокой МНЖМцТК 40-1-1-0,3-0,1 (рабочий слой) на бронзу БрА9Ж4Н4Мц1 на различных режимах,  позволили установить, что при содержании алюминия в нем   ≤ 1,5%  трещины и интерметаллиды не образуются. Такое содержание алюминия в рабочем слое, наплавленном проволокой  МНЖМцТК 40-1-1-0,3-0,1, можно обеспечить при наплавке не менее двух слоев подслоя проволокой марки МНЖКТ 5-1-0,2-0,2 на бронзу общей высотой не менее 2,5 мм.

Установлено, что показатели твердости металла  рабочего слоя при всех рассмотренных вариантах наплавки очень близки  и составляют 116-122HV.  Твердость  наплавленного металла находится на уровне твердости сплава МНЖМцТК 40-1-1-0,3-0,1 в литом состоянии.

Определена прочность соединения наплавленного металла  с бронзой испытанием на отрыв с применением  машины Zwick/Roell Z100. Установлено,  что при всех вариантах наплавки прочность соединения наплавленного металла  с бронзой составляет  339- 428 МПа.  

Научно технический результат работ находится на мировом уровне. 

Практическая значимость исследования
Результаты работ будут применены на специализированных арматурных и судоремонтных заводах (АО «Армалит», ОАО «Аскольд» и др.), что позволит этим заводам выпускать судовую арматуру с повышенным сроком службы. После внедрения результатов ПНИЭР и выполнении ОКР по теме: « Освоение технологий наплавки проволоки марки Св-МНЖМцТК40-1-1-0,3-0,1 на уплотнительные поля узлов затворов судовой арматуры из бронзы марки БрА9Ж4Н4Мц1» , АО «Армалит» приступит к выпуску судовой арматуры из бронзы БрА9Ж4Н4М1 с повышенным ресурсом эксплуатации в количестве более 6000 единиц в год.
Постер

14.625.21.0020.ppt