Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание многофункциональных защитных покрытий с целью повышения ресурса и надежности запорно-регулирующей арматуры

ФИО: Оболкина Т.О.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Научный руководитель: Баутин В.А., в.н.с. каф. ЗМиТП НИТУ «МИСиС», зав. лаб. ГТПиО ОАО НПО «ЦНИИТМАШ».Кафедра Защиты металлов и технологии поверхности

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Защиты металлов и технологии поверхностей

Академическая группа: МКМ-14-1

Запорно-регулирующая арматура применяется во всех отраслях промышленности: нефтегазодобывающей, энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве. Основная задача, которая стоит перед такой арматурой – это управление потоками рабочей среды.

На данный момент, актуальной проблемой при проектировании и эксплуатации запорно-регулирующей арматуры, предназначенной для транспортирования жидких сред различного состава, является повышение ресурса проточной части шаровых пробок и седел, подверженных активному коррозионному, эрозионному и абразивному воздействию среды.

Известно, что коррозия, эрозия и износ пробок шаровых кранов приводит в невозможности контролируемого регулирования потока среды при работе арматуры в режиме регулирования потока, а также к потере герметичности системы при работе запорной арматуры в режиме полного перекрытия проходного сечения.

В связи с этим, целью данной работы является, создание новых многофункциональных защитных покрытий для шаровых пробок запорно-регулирующей арматуры, позволяющие повысить коррозионную, эрозионную стойкость в агрессивных средах не менее чем в 2,5 раза.

Для увеличения срока службы пробок шаровых кранов необходим правильный выбор материалов – сплавов и защитных покрытий и сочетание функциональных свойств покрытий: относительно высокая микротвердость, минимальные значения объемного износа и высокая коррозионная стойкость покрытия.

Оценку свойств разработанных покрытий проводили в сравнении с материалом широко применяемым в настоящее время для изготовления пробок шаровых кранов в России и за рубежом – сталь 304, 316 с карбонитридизацией.

В результате проведенных исследований было установлено, что покрытия CrAl, TiCrAl, TiAlSi, NiCrAlSi, NiCrAl нанесенные методом вакуумно-дугового напыления имеют более высокую микротвердость по сравнению с сталями 304 и 316 карбонитридизацией при равных прямых затратах на процесс нанесения. При этом покрытие NiCrAlSi имеет в 2–9 раз большую микротвердость в зависимости от температуры карбонитридизации.

Однако, как показали триботехнические испытания, нет прямой зависимости увеличения износостойкости при увеличении микротвердости. Так, при проведении испытаний по схеме шар-диск на воздухе, имитирующего сухое трение, более высокую износостойкость получили на покрытии NiCrAl. При этом износ покрытия в 7,5 раз меньше износа стали 316 с карбонитридизацией. При проведении испытаний с использованием абразивной суспензии, наименьший износ среди исследованных покрытий CrAl, TiCrAl , NiCrAl имеет покрытие TiCrAl.

В связи с этим в данной работе необходимо проведение комплексных испытаний покрытий в различных средах, с использованием абразивных суспензий различной фракции и при сухом трении с различными контртелами, в результате которых необходимо установить эффективность применения покрытий при эксплуатации запорной арматуры в различных условиях.

В ЦНИИТМАШ разработано оборудование и технологии обработки поверхности металлических материалов позволяющие, снизить содержание капельной фазы в покрытиях, тем самым уменьшить коэффициенты трения и улучшить параметры износа. Преимущества данной технологии следующие: более широкий выбор материалов для нанесения, технологичность, возможность получать тонкие покрытия, высокая микротвердость, высокая однородность, низкая шероховатость, отсутствие последующих операций по обработке. Нанесение покрытий в данной работе будет производиться с использованием этого уникального оборудования.