WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние годы в нефтехимическом машиностроении и нефтегазодобывающей промышленности, в связи с увеличением объема добычи высокосернистой нефти, произошел резкий рост производства и применения стальных труб с внутренним полимерным покрытием. Однако при соединении таких труб сваркой происходит деструкция полимеров в зоне термического влияния (ЗТВ), в результате чего сварочный шов и ЗТВ оказываются лишенными защиты и подвергаются интенсивному коррозионному разрушению. Поэтому на первое место выходит разработка технологий защиты соединения, обеспечивающих коррозионную стойкость сопоставимую с характеристиками материала внутреннего полимерного покрытия трубы.

Предложено достаточно много способов защиты соединений труб с внутренним полимерным покрытием. Наиболее широкое использование получили вставные изоляционные муфты, разработанные и успешно применяемые фирмой Tuboscope Vetco (США). Однако при монтаже нефтепромысловых труб требуется специальная обработка торцов труб, высокая точность монтажа и специальные режимы сварки. При монтаже фасонных частей трубопроводов требуется приварка дополнительных фланцев, установка дополнительных муфт, что увеличивает количество стыков и косвенно снижает общую надежность трубопровода. Кроме того, проходное сечение трубы в зоне стыка уменьшается не менее чем на 20 мм по диаметру.

Реальной альтернативой этому способу может служить защита внутренней поверхности околошовной зоны стыка самофлюсующимся порошковым покрытием, которое наносится на внутренние концы труб и при сварке труб в плеть расплавляется и растекается по поверхности и корневому шву, обеспечивая 100% защиту внутренней поверхности трубы. На сегодняшний день известно достаточно много способов газотермического нанесения самофлюсующихся покрытий, которыми занимались многие отечественные и зарубежные ученые, такие как Борисов Ю.С., Балдаев Л.Х., Калита В.И., Кудинов В.В., Шоршоров М.Х., Кречмар Э., Хасуй А. и др. Однако, особенностью поставленной задачи являлась необходимость экономически эффективного выполнения работ по нанесению покрытий на массивные толстостенные трубы в полевых условиях при монтаже или ремонте.

3 Цель работы: Повышение эксплуатационной надежности технологических нефтепроводов на основе разработки технологии газопламенного напыления с оплавлением покрытий (ГПНО) из порошка самофлюсующегося сплава ПГ-10Н-01 на внутреннюю поверхность кромок труб и деталей трубопроводов.

Задачи исследования.

1. Исследовать влияние времени существования жидкой фазы на микроструктуру, пористость, химический и фазовый состав, коррозионную стойкость защитного покрытия из самофлюсующегося порошкового сплава ПГ-10Н-01.

2. На базе физических представлений разработать математическую модель, позволяющую определять форму межфазной поверхности защитного покрытия.

3. Разработать основные положения метода «валиковой пробы» определения капиллярной постоянной ак для расчета формы поверхности покрытия из самофлюсующихся сплавов, наносимых методом ГПНО.

4. Оценить возможность сварки труб с нанесенным защитным покрытием.

5. Разработать и внедрить технологию защиты внутренней поверхности кромок труб и деталей нефтепроводов от коррозии при перекачке высокосернистой нефти.

Научная новизна состоит в выявлении взаимосвязей между структурой, химическим составом, физическими свойствами жидкой фазы порошка никельхромборкремниего сплава ПГ-10Н-01 и формой защитного покрытия при его оплавлении с применением процесса ГПНО.

1. Раскрыт механизм трансформации микроструктуры оплавленных покрытий из самофлюсующегося порошка на стальных подложках и установлено, что при увеличении времени существования ликвата от 10 до 40 секунд параллельно с коагуляцией упрочняющих фаз происходит увеличение до 27 мас.% доли растворенного железа, повышение которого приводит к росту в структуре количества твердого раствора на основе никеля, снижению микротвердости и коррозионной стойкости покрытия.

2. С использованием разработанной на основе теории капиллярности и реализованной в форме программного обеспечения математической модели, описывающей цилиндрическую межфазную поверхность оплавленного пропано-кислородным пламенем покрытия из порошка самофлюсующегося 4 сплава, выявлена взаимосвязь между технологическими параметрами процесса, обеспечивающими заданный объем порошка в зоне оплавления, физическим свойством, характеризуемым капиллярной постоянной ак, и формой покрытия, причем увеличение значение ак приводит к росту кривизны межфазной поверхности.

3. Для покрытий из порошка ПГ-10Н01, формирующихся на стальной подложке установлен рост значений капиллярной постоянной от 3 до 4,5 мм при увеличении времени существования ликвата от 10 до 40 секунд, что позволяет управлять формой покрытия.

Практическая значимость.

1. Разработан метод «валиковой пробы» определения капиллярной постоянной ак, основанный на сравнении результатов численного решения предложенной математической модели и экспериментальных координат точек поверхности оплавленного покрытия.

2. Разработан и введен в действие стандарт организации ООО «ДИЦ «МОСТ» СТО 985285514-001-2007 «Газопламенное напыление порошками самофлюсующихся сплавов с оплавлением газотермического покрытия на внутренней поверхности концов труб и деталей трубопроводов стальных диаметром 102-1020 мм».

3. На основании норм СТО 985285514-001-2007 разработан технологический процесс «Газопорошковая наплавка самофлюсующимся твердым сплавом ПГ-10Н-01 поверхности кромок труб и деталей трубопроводов под сварку».

4. В соответствие с требованиями заказчика, на основании СТО 985285514-001-2007, проведена сертификация технологического процесса в Системе добровольной сертификации сварочных технологических процессов, оборудования и материалов Национального Агентства Контроля и Сварки.

5. Разработанный технологический процесс был использован при нанесении покрытий на трубы и фасонные детали трубопроводов для строительства технологических трубопроводов нефтяной эмульсии установок подготовки и очистки нефти от сероводорода месторождения « Южное Хыльчую». Полученный экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 5 000 000 рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 13-й Международной научно-практической конференции «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня»(Санкт-Петербург 2011), всероссийских и региональных конференциях: всероссийской конференции «Прогрессивные технологии в обучении и производстве» (Камышин 2009), XV региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград 2010), ежегодных внутривузовских (2008-2011гг.) конференциях и научных семинарах ВолгГТУ.

Публикации По результатам диссертационной работы опубликовано работ, в том числе 6 статей в рецензируемых российских журналах, включенных в список ВАК.

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложения.

Работа содержит 155 страниц, 72 рисунка, 15 таблиц. Список использованной литературы содержит 123 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, приведены цель и задачи исследований.

В первой главе проведен анализ современных способов газопламенного нанесения покрытий из самофлюсующихся сплавов. Обоснована перспектива применения способа газопламенного напыления с последующим оплавлением (ГПНО) покрытий из порошков самофлюсующихся сплавов на никелевой основе, позволяющего защитить от коррозии зону термического влияния и сплавления корневого шва при низких энергозатратах и трудоемкости, невысокой себестоимости процесса по сравнению с существующими аналогами.

Для исследования влияния свойств жидкой фазы на форму защитного покрытия выбран метод математического моделирования. За основу принята физическая модель растекания капиллярной жидкости под действием сил межфазного натяжения в поле массовых сил, причем принципиальным являлся вопрос о граничных условиях растекании жидкой фазы или, иными словами, факторах, лимитирующих перемещение периметра смачивания. Показана необходимость разработки метода «валиковой пробы» для определения значения капиллярной постоянной ак, которая необходима для решения основного уравнения теории капиллярности.

На основе проведенного литературного обзора сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе описаны используемые материалы, оборудование и методы исследований влияния времени существования жидкой фазы покрытия на микроструктуру, пористость, химический и фазовый состав, коррозионную стойкость защитного покрытия из самофлюсующегося порошкового сплава ПГ-10Н-01.

Защитное покрытие из порошка самофлюсующегося сплава на никелевой основе ПГ-10Н-01 наносилось методом ГПНО на подложку из стали 09Г2С горелкой Euro-jet. Для проведения металлографических исследований использовался материаловедческий комплекс Olympus BX-61 с программным обеспечением Analisys фирмы Soft Imaging System Gmbx. Фазовый рентгеноструктурный анализ проводился с применением дифрактометра ДРОН3. Для исследования влияния шероховатости поверхности на структуру и свойства покрытие наносилось на подложки, шлифованные абразивными кругами с различной зернистостью, и подложки, обработанные строганием с образованием клиновидных выступов и канавок глубиной и шагом 1мм. Для определения химического состава получаемого защитного покрытия использовался химический анализатор Niton XL3t, позволяющий с высокой степенью точности определить в сплавах 29 элементов от Ti до U.

Испытания коррозионной стойкости покрытий проводили в смеси 20% водных растворов соляной и серной кислот в течение 30 дней при температуре 20-25оС с заменой агрессивной среды через каждые пять дней. Все нерабочие поверхности образцов покрывались эпоксидной смолой. Глубину коррозионного повреждения определяли металлографическим анализом микрошлифов до и после коррозии.

Оценка сплавления покрытия с корнем сварного шва проводилась на образцах из стали 09Г2С с нанесенным защитным покрытием из порошка самофлюсующегося сплава ПГ-10Н-01. Сварка проводилась ручным дуговым способом: корневой шов электродом ОК 53.70 при 80-90А, заполняющий шов электродом ОК 53.70 при 120-140А, облицовочный шов электродом ОК 67.при 120-140А.

В третьей главе исследована структура и свойства порошка самофлюсующегося сплава ПГ-10Н-01 и покрытия, полученного ГПНО с различным временем оплавления. Разработана математическая модель формообразования поверхности покрытия для процесса ГПНО с применением основных уравнений теории капиллярности и предложен метод «валиковой пробы» для определения значения капиллярной постоянной ак. Проведена оценка взаимодействия покрытия с корнем сварного шва.

Исследование частиц исходного порошка показало, что они имеют сферическую форму с основной фракцией гранулометрического состава 5070мкм. В некоторых частицах выявлены расположенные в центре усадочные поры, возникновение которых связано с разницей в объемах жидкого и твердого металла. Диапазон изменения микротвердости частиц находится в пределах 3-8 ГПа. В структуре порошка самофлюсующегося сплава методами рентгеноструктурного анализа надежно идентифицированы: твердый раствор на основе никеля, Ni3B, CrB.

Покрытия методом ГПНО можно получать с различной длительностью оплавления. Металлографическим анализом доказано, что с увеличением времени оплавления пористость для разных толщин покрытия снижается с 2,56% (время оплавления 10 секунд) до 0,1-0,3% при времени оплавления секунд (рис 2; рис. 3). Причиной возникновения пористости, вероятно, является как газ, содержащийся в порах напыленного покрытия, так и наличие концентрированных усадочных раковин в частичках распыленного порошка сплава ПГ-10Н-01. Увеличение времени существования жидкой фазы позволяет всплывать газовым пузырям с выходом на свободную поверхность, поэтому скорость снижения пористости выше для более тонких покрытия.

б а Рис. 2 – Микроструктура оплавленного покрытия при различных временах существования жидкой фазы:

1 – 10 с; 2 – 20 с; 3 – 40 с (100) в С увеличением времени оплавления на границе сплавления стальпокрытие образуется и растет прослойка с четко выявляемыми дендритами, в которой практически отсутствуют поры (рис. 2, б и в). Микроструктура газопламенных порошковых покрытий из самофлюсующегося сплава ПГ-10Н01 является многофазной и по данным рентгеноструктурного анализа содержит эвтектические смеси твердого раствора на основе никеля с карбидами и силицидами хрома, а также боридами никеля. В структуре покрытия наблюдалось некоторое уменьшение содержания боридов и силицидов по сравнению с исходным порошком, вероятно связанное с окислением бора и кремния при флюсовании.

При увеличении времени оплавления происходило огрубление структуры, сопровождающееся трансформацией от эвтектических структур с мелкими избыточными боридами и карбидами (при времени оплавления 10 с) до появления крупных иглообразных (рис. 5,а) и полигональных (рис. 5,б) фаз высокой твердости, по морфологии соответствующих карбидам хрома.

Рис. 3 – Распределение пористости Рис. 4 – Распределение покрытий в зависимости от времени микротвердости по толщине выдержки жидкой фазы: 1 – толщина покрытия при различных временах покрытия 1,0–1,5мм; 2 – толщина существования жидкой фазы:

покрытия 0,8–1,0 мм 1 – 10с; 2 – 20с; 3 – 40с.

Значения микротвердости покрытий увеличивается по мере удаления от границы соединения со сталью. Увеличение времени оплавления приводит к снижению максимальных значений микротвердости от 11 до 4,5 ГПа (рис. 4), что можно объяснить диффузией железа из стальной основы в покрытие.

Рис. 5 – Иглообразные (а) и полигональные (б) выделения высокой твердости в покрытиях, полученных ГПНО при времени оплавления 40 с (500) а б Для исключения влияния на микроструктуру и микротвердость покрытия растворения стальной подложки исследовалась микроструктура закристаллизовавшихся капель, сформированных на керамических подложках при аналогичных временах существования жидкой фазы. Увеличение времени выдержки, также как и на стальных подложках, приводило к снижению дисперсности структуры с появлением иглообразных и полигональных кристаллов (рис. 6). Следовательно, огрубление структуры определяется только температурно-временными параметрами оплавления порошка. Микротвердость по сечению капель, закристаллизовавшихся на керамической подложке, практически не менялась при различном времени существования жидкой фазы и находилась в пределах 8,5–9 ГПа. Различия в изменении микротвердости покрытий, нанесенных на стальную подложку, и каплях самофлюсующегося сплава, закристаллизовавшихся на керамической подложке, при одинаковых значениях времени существования жидкой фазы (рис. 4) можно объяснить только трансформацией фазового состава вследствие растворения стальной основы в покрытии.

а б в Рис. 6 – Микроструктура капель, закристаллизовавшихся на керамических подложках, при различной длительности оплавления:

а – 10с; б – 20с, в – 40с (500) Изучение химического состава покрытия на различном расстоянии от линии сплавления показало, что увеличение времени существования жидкой фазы до 40 с приводило к росту содержания Fe вблизи линии сплавления до 27 мас.% и до 10 мас.% по всей толщине наплавленного покрытия при соответствующем уменьшении содержания Ni и Cr (рис. 7), что подтверждает ранее высказанное предположение о растворении стальной основы в оплавляемом покрытии.

Изменение состава покрытия при увеличении длительности существования жидкой фазы и растворения стальной подложки приводило к изменению фазового состава. По данным послойного рентгеноструктурного анализа уже при времени оплавления 10 с фазовый состав дифференцировался по толщине с надежной идентификацией на поверхности покрытия твердого раствора на основе никеля, борида никеля Ni3В, силицида никеля Ni3Si и карбидов хрома Cr23C6 и Cr7C3. По мере приближения к линии сплавления происходит повышение интенсивности линий твердого раствора на основе никеля, связанное с ростом его объема вследствие увеличения доли растворенного в нем железа.

а б Рис. 7 – Изменение содержания Cr (а) и Fe (б) по толщине покрытия при длительности оплавления: 1 – 10 с, 2 – 20 с, 3 – 40 с Увеличение времени существования жидкой фазы до 20 с приводило к изменению фазового состава покрытия, полученного ГПНО, уже на расстоянии 1,5 мм от линии сплавления со стальной основой. Существование при ГПНО жидкой фазы в течение 40 с привело к трансформации фазового состава даже на расстоянии 3 мм от линии сплавления с подложкой. Основной фазой, дающей наиболее интенсивные пики, являлись твердый раствор на основе никеля, в котором растворено до 27% железа. Роль упрочняющих фаз играли бориды никеля Ni3B и хрома CrB, и карбид типа (Cr, Fe)23C6, однако их объемное содержание значительно ниже, чем в используемом порошке и покрытиях, сформированных при временах существования жидкой фазы 10 и 20 секунд.

Проведенные испытания коррозионной стойкости защитного покрытия показали, что наименьшая линейная скорость коррозионного износа наблюдалась при существования жидкой фазы в процессе ГПНО в течение 20 с.

У покрытий, полученных при времени оплавления 10 и 20 секунд, в процессе коррозионных испытаний наблюдалась, в основном, общая коррозии. У покрытий с увеличенным временем существования жидкой фазы при ГПНО до 40 с наблюдались как участки активно протекающей общей коррозии, так и избирательной коррозии, приведшей к образованию развитых поровых каналов, доходящих до зоны дендритов, то есть на глубину до 600 мкм от первоначальной поверхности покрытия. Таким образом, для обеспечения необходимой коррозионной стойкости покрытия из порошка самофлюсующегося сплава ПГ-10Н-01 время существования не должно превышать 15-25 секунд.

В процессе ГПНО в зоне воздействия газокислородного пламени на порошок самофлюсующегося сплава возникает жидкая фаза, размеры и кривизна которой таковы, что межфазные механические взаимодействия преобладают над другими силовыми факторами, действующими во всей системе технологического процесса. Важная роль межфазных явлений предопределяет значительный интерес к капиллярным эффектам, а также изысканию эффективных способов управления ими через основные технологические параметры процесса. Для исследования влияния свойства жидкой фазы на форму получаемого защитного покрытия в работе применен метод математического моделирования.

При математическом моделировании процесса формирования поверхности покрытия, оплавляемого с использованием в качестве источника теплоты пламени газовой горелки, приняты ряд допущений, которые позволили свести определение формы зоны кристаллизации жидкой фазы оплавляемого покрытия к решению задачи о нахождении равновесной формы цилиндрической изотермической поверхности жидкости в однородном поле массовых сил.

Расчетная схема определения формы межфазной поверхности оплавленного покрытия из порошка самофлюсующегося сплава показана на рис. 8.

а б Рис. 8 – Схема определения равновесной формы межфазной поверхности оплавленного самофлюсующегося сплава на наклонной подложки:

а – физическая модель, б – расчетная схема Для рассматриваемой модели уравнение равновесия межфазной поверхности жидкой фазы оплавленного покрытия может быть получено из энергетического принципа, согласно которому потенциальная энергия жидкости, связанная с поверхностными и массовыми силами, в положении равновесия принимает стационарное значение. При решении задачи определения формы цилиндрической межфазной поверхности капиллярной жидкости предложено использовать дифференциальное уравнение Лапласа – Эйлера:

// Z x Zx 0, (1) 3 2 aк R/ 1Z x где Z(x) – функция, описывающая форму поверхности жидкой фазы; ак – капиллярная постоянная; R0 – радиус кривизны кривой Z =Z(x) в точке x = 0.

Численное решение уравнения (1) выполнялось методом прогонки с граничными условиями нормировки и фиксированных границ.

Условие нормировки характеризуется суммой площади оплавленного материала покрытия Fоп под межфазной кривой и фиктивной площади P0, определяемой из расчетной схемы (рис. 8).

В Zx dx Fоп P0 (2) Условие фиксированных границ характеризуется значениями функции в краевых точках. Краевые точки определяются шириной оплавленного материала покрытия.

Z(0) = B sin(); Z(0) = 0 (3) Разработанная программа «Spray Bead» для ПЭВМ (рис. 9) позволяет для задаваемых значений B (ширина оплавления), капиллярной постоянной ак и площади Fн строить профиль получаемого покрытия.

При расчете формы межфазной кривой необходимо знать величину капиллярной постоянной ак, которая по литературным данным для расплавов металлов и сплавов лежит в диапазоне ак = 1,9–7мм. Для различных марок широко распространённых порошков самофлюсующихся сплавов значения ак в справочной литературе не приводятся.

Рис. 9 – Окно программы расчета профиля поверхности оплавленного покрытия Для определения межфазных свойств металлических расплавов наиболее надежным считается метод лежащей капли, но его использование приводит к получению противоречивых результатов при различных размерах капли (величины межфазного натяжения для расплавов одинаковых металлов в различных литературных источниках отличаются на 30–40%). Учитывая возможности существующих программ обработки цифровых фотографий и результаты численного решения дифференциального уравнения (1) с граничными условиями (2) и (3) разработан алгоритм и программа «Spray Bead» для определения значения ак, основанный на выборе из семейства интегральных кривых с различными значениями капиллярной постоянной максимально близкой к полученному экспериментальному профилю валика оплавленного покрытия, используя в качестве критерия оценки метод наименьших квадратов. Семейство кривых получали решением дифференциального уравнения (1) при фиксированных граничных условиях, варьируя ак от 2 до 7мм с шагом 0.01.

Профиль оплавленных защитных покрытий (рис. 10), определяли сканированием с высоким разрешением макрошлифов, вырезанных в плоскости, перпендикулярной направлению оплавления напыленного на подложку покрытия, и измерением высоты профиля Ziэ с заданным шагом перемещения xi на полученных цифровых фотографиях с использованием пакета программ Analisys.

Программа «Spray Bead» для каждого значения xi определяла разность Zi экспериментального Ziэ и расчетного Zip значений (рис.10). Искомое значение ак соответствует варианту расчета, при котором обеспечивается выполнение условия n m min (4) Zi i1 Проведенная серия экспериментов с варьированием пространственного положения стальной подложки, ширины и площади сечения оплавляемого покрытия (рис. 11) показала, что рассчитываемая по предложенному алгоритму величина Рис. 10 – Окно программы для aк для расплава самофлюсующегося определения капиллярной сплава составляет 2,9–2,97 мм.

постоянной ак Использование метода «валиковой пробы» позволило установить, что увеличение времени существования расплава материала покрытия до 40 с приводит к возрастанию значения капиллярной постоянной до 4,5 мм.

б а Рис. 11 – Расчетные (2) и экспериментальные (1) кривые профиля поверхности оплавленных покрытий на наклонной (а) и горизонтальной (б) подложках Нанесенное покрытие после проведения ручной дуговой сварки при строительстве трубопроводов должно обеспечивать защиту околошовной зоны, сплавляясь с корневым валиком. Поэтому была проведена оценка взаимодействия защитного покрытия с корнем сварного шва. Анализ макро- и микроструктуры сварного соединения показал отсутствие трещин, несплавлений, непроваров. Сплавление корневого шва с покрытием из самофлюсующегося сплава плотное, бездефектное. В корневом шве отсутствуют фрагменты защитного покрытия.

В четвертой главе содержатся основные положения разработанных на базе проведенных исследований нормативных документов:

Стандарт организации ООО «ДИЦ «МОСТ» СТО 985285514-001-20«Газопламенное напыление порошками самофлюсующихся сплавов с оплавлением газотермического покрытия на внутренней поверхности концов труб и деталей трубопроводов стальных диаметром 102-1020 мм».

Технологический процесс «Газопорошковая наплавка самофлюсующимся твердым сплавом ПГ-10Н-01 поверхности кромок труб и деталей трубопроводов под сварку» Технологический процесс «Газопорошковая наплавка самофлюсующимся твердым сплавом ПГ-10Н-01 поверхности кромок труб и деталей трубопроводов под сварку» сертифицирован в Системе добровольной сертификации сварочных технологических процессов, оборудования и материалов Национального Агентства Контроля Сварки.

Разработанный технологический процесс был использован при нанесении покрытий в условиях ОАО «ВФ Нефтезаводмонтаж» на 2452,2 метров труб и 138 фасонных деталей трубопроводов для строительства технологических трубопроводов нефтяной эмульсии установок подготовки и очистки нефти от сероводорода ЦПС месторождения «Южное Хыльчую» СП ООО «Нарьянмарнефтегаз». После транспортировки железнодорожным и автомобильным транспортом к месту монтажа не обнаружено дефектов покрытия на трубах и фасонных изделиях. Общий экономический эффект составил 5 миллионов рублей.

Общие выводы 1. В процессе газопламенного напыления с оплавлением самофлюсующегося сплава ПГ-10Н-01 время существования жидкой фазы определяет структуру и пористость покрытия: при увеличении времени существования жидкой фазы до 40 с происходит огрубление микроструктуры покрытия с появлением разноориентированных дендритов и крупных включений карбоборидов, уменьшение пористости до 0,1-0,3% и снижение микротвердости до 4,5 ГПа, связанное с растворением железа в материале покрытия.

2. Процесс растворения стальной основы в расплаве самофлюсующегося сплава приводит к образованию структурно-химической неоднородности с формированием зоны вблизи границы раздела, в которой содержание железа возрастает до 27,5 мас.%, что приводит к увеличению объемной доли твердого раствора на основе никеля.

3. Исследования коррозионной стойкости в смеси соляной и серных кислот показали сложный характер зависимости линейной скорости коррозии от времени существовании жидкой фазы при оплавлении материала напыленного покрытия с минимальными ее значениями при 20 с. Снижение общей коррозионной стойкости при увеличении доли растворенного железа сопровождается развитием процессов ножевой коррозии.

4. На базе физических представлений, описанных основными уравнениями теории капиллярности, разработана математическая модель, позволяющая определять форму поверхности оплавленного покрытия из порошка самофлюсующегося сплава ПГ-10Н-01, которая определяется шириной зоны оплавления, капиллярной постоянной межфазной поверхности и объемом расплава, а также углом наклона подложки к горизонтальной плоскости.

5. Для определения капиллярной постоянной предложен метод «валиковой пробы», базирующийся на подборе полученного на основе разработанной математической модели профиля межфазной поверхности, наиболее близкого к экспериментальному профилю оплавленного валика.

6. Применение метода «валиковой пробы» позволило установить, что увеличение времени существования жидкой фазы порошка самофлюсующегося сплава ПГ10Н01 от 10 до 40 секунд приводит к возрастания значения капиллярной постоянной с 3 до 4,5 мм 7. Исследование структуры сварного соединения труб с оплавленными покрытиями на их внутренних поверхностях позволило рекомендовать технологический процесс сварки с использованием электродов марки ОК 67.или их аналогов, обеспечивающий надежное сплавление покрытия с коррозионностойким корнем шва.

8. На основе выполненных исследований разработаны и введены в действие стандарт организации ООО «ДИЦ «МОСТ» СТО 985285514-001-20«Газопламенное напыление порошками самофлюсующихся сплавов с оплавлением газотермического покрытия на внутренней поверхности концов труб и деталей трубопроводов стальных диаметром 102-1020 мм» и сертифицированный в соответствие с правилами системы НАКС технологический процесс «Газопорошковая наплавка самофлюсующимся твердым сплавом ПГ-10Н-01 поверхности кромок труб и деталей трубопроводов под сварку». Полученный экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 5 миллионов рублей.

Статьи в ведущих рецензируемых научных изданиях и журналах, включенных в список ВАК РФ.

1. Гуревич, Л. М. Структура и свойства покрытий из самофлюсующегося сплава для защиты сварных соединений / Л. М. Гуревич, Ю. П. Трыков, С. В.

Панков, В. Н. Арисова, В. М. Букин // Изв. ВолгГТУ. Серия "Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении". Вып. 2: межвуз. сб.

науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2008. - №10/48. - С. 61-66.

2. Гуревич Л.М. Свойства интерметаллидных прослоек в слоистых титаноалюминиевых композитах / Л.М. Гуревич, Ю.П. Трыков, Д.В. Проничев, В.Н.

Арисова, О.С. Киселев, А.Ю. Кондратьев, С.В. Панков // Изв. ВолгГТУ. Серия "Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении". Вып.3 :

межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2009. - №11/59 С. 35-40.

3. Гуревич Л.М. Структура и свойства покрытий из самофлюсующегося сплава для защиты сварных соединений / Л.М. Гуревич, Ю.П. Трыков, С.В.

Панков, В.Н. Арисова, В.М. Букин // Изв. ВолгГТУ. Серия "Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении". Вып. 2 : межвуз.

сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2008. - Вып.2, №10/48. С. 61-66.

4. Букин В.М. Структура и свойства покрытий из самофлюсующихся сплавов, полученных при различных режимах оплавления / В.М. Букин, С.В.

Панков, Л.М. Гуревич, Ю.П. Трыков, В.Н. Арисова // Сварка и Диагностика. - 2010. - № 6 (ноябрь-декабрь). - C. 31-33.

5. Гуревич Л.М. Изменение структур и свойств покрытий из самофлюсующихся сплавов, полученных при различных режимах оплавления / Л.М. Гуревич, Ю.П. Трыков, С.В. Панков, В.М. Букин, В.Н. Арисова, А.В.

Акимов, А.М. Буров // Изв. ВолгГТУ. Серия "Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении". Вып. 5 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - № 5. - C. 47-50.

6. Панков В.В. Разработка математической модели формообразования покрытий из самофлюсующихся сплавов на основе Ni-Cr-B-Si при газопорошковом напылении с оплавлением / В.В. Панков, В.М. Букин, С.В.

Панков, Л.М. Гуревич, Ю.П. Трыков // Сварка и Диагностика. - 2011. - № (сентябрь-октябрь). - C. 44-48.

Статьи в материалах международных, всероссийских конференциях, в сборниках.

7. Гуревич Л.М. Исследование покрытий из самофлюсующегося сплава для защиты сварных соединений трубопроводов / Л.М. Гуревич, С.В. Панков, В.М.

Букин, Ю.П. Трыков, В.Н. Арисова // Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня. В 2 ч. Ч. 1: Материалы 13й Международной научно-практической конференции.- СПб.: Изд-во Политехн.

Ун-та, 2011.- С. 96-102.

8. Панков, С.В. Влияние времени оплавления самофлюсующегося сплава ПГ 10Н-01 на химический состав и структуру покрытия / С.В. Панков, А.В.

Акимов, Л.М. Гуревич, В.М. Букин, Н.И. Теплова // XV региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 9-ноября 2010 г.) : тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2011. - C. 130-131.

Личный вклад автора. В представленных работах, выполненных в соавторстве с другими исследователями, автором получены и проанализированы результаты исследований влияния времени существования жидкой фазы защитного покрытия на его микроструктуру, пористость, химический и фазовый состав, коррозионную стойкость [1,2,4,5]. Выполнена оценка сплавления корневого шва с защитным покрытием [3, 7]. Установлена взаимосвязь свойства жидкой фазы ак с формой межфазной поверхности покрытия[6]. Предложен алгоритм определения ак по форме оплавленного валика [8].

Подписано в печать _________2012 г. Заказ №. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета 400005, г. Волгоград, просп.им. В.И. Ленина, 28, корп. №







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.