Всё для надежной сварки
Печатная версия материала с сайта svarkainfo.ru - портала о сварке. При использовании материалов с сайта, пожалуйста, всегда указывайте источник или гиперссылку.
показать меню

Главная / Библиотека / Наш блог (статьи) / Применение активированной дуговой металлизации для защиты изделий энергетического оборудования

Наш блог (статьи)

Применение активированной дуговой металлизации для защиты изделий энергетического оборудования

Активированная дуговая металлизация успешно используется в энергетике. При ремонте оборудования тепловых электростанций применяли износостойкие покрытия из разработанных порошковых проволок.

Аннотация

Антикоррозионную защиту изделий хранения отработанных тепловыделяющих элементов атомной станции обеспечило нанесение цинковых покрытий. Сочетание высоких качества, производительности и простоты технологии нанесения обусловило выбор этого способа нанесения перед альтернативами.

Для деталей энергетического оборудования характерно сочетание больших габаритов и высоких требований к их эксплуатационным характеристикам. Для удовлетворения этих требований при нанесении защитных покрытий перспективно использование электродуговой металлизации (ЭДМ). По относительной стоимости ЭДМ покрытия в 3 - 10 раз дешевле получаемых другими способами ГТН при обеспечении их высокой прочности (рис. 1). Это обусловлено его высокой тепловой эффективностью, производительностью, низкой стоимостью напыляемых материалов и простотой обслуживания. Сравнение с плазменным напылением показало снижение затрат по основным статьям в несколько раз (рис. 2).

Однако физико-химические особенности процесса ЭДМ вызывают сложности в получении качественных покрытий. Сильное влияние электромагнитных сил, интенсивное выгорание из металла легирующих элементов, насыщение распыляемого металла газами из атмосферы в зоне горения дуги приводят к тому, что типовое ЭДМ-оборудование характеризуется широким углом распыла, до 70 , невысоким, 0,5-0,6, коэффициентом использования материала снижением концентрации легирующих элементов, избыточным содержанию оксидов в покрытии.

Рис. 1. Относительная стоимость покрытий, получаемых различными способами газотермического напыления [1] Виды напыления: ГП - газопламенное, ПН - плазменное, ДН - детонационное, ГПС - газопламенное сверхзвуковое, ПВ - плазменное высокоскоростное, ПДВ - плазменное в динамическом вакууме

Рис. 2 Соотношение относительных затрат (К=ПН/ЭДМ) при напылении типовой шейки вала плазменным напылением и АДМ

Для устранения указанных недостатков на основе моделирования процесса ЭДМ [2-4] разработаны и внедрены в производство оборудование и технологии активированной дуговой металлизации (АДМ) [5]. К отличительным особенностям АДМ относится совместное использование продуктов сгорания восстановительных смесей в качестве транспортирующего газа, определенного взаимного расположения сопел и электродов, целенаправленного воздействия на зону горения дуги (рис. 3).

Напыление стали АДМ-аппаратом

Pис. 3 Напыление стали АДМ-аппаратом

АДМ-аппараты отличаются улучшенными выходными характеристиками в сравнении с ЭДМ-аппаратами, рис. 4. При этом производительность и тепловая эффективность процесса остались на уровне ЭДМ. Результаты промышленных испытаний показали, что для большой группы покрытий качество металлических износостойких АДМ-покрытий одного уровня с плазменными.

Рис. 4  Сравнение параметров ЭДМ и АДМ

Рис. 4 Сравнение параметров ЭДМ и АДМ

АДМ позволяет наносить покрытия из стали, бронзы, цинка, алюминия, нихрома производительностью до 18 кг/ч. Для нанесения износостойких покрытий металлизацией специально была разработана экономнолегированная порошковая проволока системы легирования Fe-C-Cr-Ti-Al, марки ППМ-6 ряда модификаций, ТУ14-178-456-2004, 1.6 мм. Ее отличает мелкокапельный характер распыла. Испытания показали, что износостойкость при абразивном износе покрытия из ППМ-6 в 1,5…2 раза выше, чем из сплошной проволоки 20Х13, адгезионная прочность по методике "на срез" выше, чем у нихрома на 10…15 %, и в 3 раза в сравнении с 08Г2С (рис. 5).

Рис. 5 Адгезионная прочность покрытий из различных материалов

Рис. 5 Адгезионная прочность покрытий из различных материалов

Промышленные испытания показали эффективность применения АДМ при упрочнении деталей тепловых электростанций.

В ОАО"Уралэнергоремонт" производится АДМ-восстановление типовых поверхностей деталей с применением проволоки ППМ-6.

Эффективно нанесение АДМ-покрытий на посадочные шейки валов, работающих с подшипниками скольжения и качения, а также для восстановления гнезд подшипников скольжения, рис. 6.

Рис. 6. Корпус подшипника скольжения вентилятора, восстановлена внутренняя поверхность ф 215 мм

Золотники и буксы систем автоматического регулирования паровых турбин упрочняются по рабочим поверхностям, что позволило повысить в 1,4 раза их износостойкость по сравнению с азотированными деталями. Разработанная технология обеспечила выполнение жестких требований по остроте кромок перехода "цилиндрическая поверхность - канавка" (рис. 7).

Упрочнение стопорной диафрагмы, рис. 8, обеспечило: повышение твердости рабочих поверхностей до 55…57 HRC и улучшение их притираемости; исключение задиров рабочих поверхностей и протечек пара. Эти показатели особенно важны для аварийного останова турбины.

Рис. 8. Поворотная стопорная диафрагма турбины К-17-1,6, ЗАО "Уральский турбинный завод"

Анализ показал, что затраты по организации участка АДМ-восстановления деталей окупились в течение полугода.

ООО "Шторм-ИТС", совместно с ОАО "Тяжстанкогидропресс", Новосибирск выполнил заказ по антикоррозионной защите изделий. На поверхность стальных плит 6500х830х500 мм общей массой 300 тонн, предназначенных для хранения в бассейне выдержки отработанных тепловыделяющих сборок ядерного реактора Билибинской атомной станции, было нанесено цинковое АДМ-покрытие общей площадью 330 м2 (рис. 9).

Для оценки качества эти изделия, подведомственные Ростех-надзору в части контроля над атомными объектами, проходили проверку согласно требованиям ГОСТ 9.304-87 "Покрытия газотермические. Общие требования и методы контроля" с записью результатов контроля в паспорте каждого изделия.

Рис. 9 Плита перекрытия системы хранения отработанного ядерного топлива. На поверхности цинковое АДМ-покрытие толщиной 200+50 мкм

До начала работ проводили испытания образцов при заданных параметрах технологического процесса на коррозионную стойкость (по методике ускоренных испытаний в гигрошкафе) и контроль открытой пористости. Показатели: внешний вид, шероховатость, минимальная толщина оценивали на готовых изделиях. Прочность сцепления испытывали на образцах-свидетелях, изготовленных из того же материала, при тех же параметрах подготовки поверхности и нанесения покрытия, что и контролируемое изделие методами нанесения сетки царапин и на отрыв.

По соотношению показателей: плотность покрытия, адгезионная прочность, производительность процесса и стоимость работ - АДМ оказалась предпочтительнее других рассмотренных альтернатив (ЭДМ, холодное газодинамическое напыление, окраска) и была выбрана в качестве базового процесса.

Источник: Коробов Ю. С., Мазуровский В. Л., Прядко А. С.,Черепко А. Е., Шолохов М. А. УГТУ-УПИ, Уральский институт сварки, ОАО Уралэнергоремонт, ООО Шторм-ИТС, Екатеринбург