Разработка процессов получения защитных покрытий и прогнозирование их эффективности при долговременной эксплуатации

• Автор: Васильев, Игорь Львович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I Современный уровень подходов к защите от коррозии
тсплонапряженных конструкций и методик прогнозирование гарантийных сроков эксплуатации
1.1 Анализ особенностей устройства газоперекачивающих агрегатов
1.2 Обзор научно-технической информации по антикоррозионным защитным покрытиям газоперекачивающих агрегатов
1.2.1 Лакокрасочные покрытия
1.2.2 Краткая характеристика гальвано-химических покрытий на основе бесцианистых электролитов
1.2.2.1 Цинкование
1.2.2.2 Кадмирование
1.2.2.3 Меднение
1.3 Анализ существующих методов прогнозирования гарантийных сроков службы защитных покрытий
1.3.1 Испытания на воздействие повышенной влажности
1.3.2 Испытание на воздействия отрицательной температуры
1.3.3 Испытание на стойкость к тепловому воздействию
1.4 Анализ конструктивно - технологических решений антикоррозионной защиты выхлопных систем агрегатов ТЭК
Выводы и постановка задач
Глава II Теоретическое обоснование выбора объектов и методов
исследования термозащитных покрытий и модификаций электролитов
2.1 Обоснование и характеристика исходных материалов для термозащитных покрытий
2.2 Теоретическое обоснование необходимости имитации условий эксплуатации, близких к натурным
2.3 Методы получения покрытий для кадмирования, цинкования и меднения в бесцианистых электролитах
2.4 Методы исследований процессов электроосаждения
2.4.1 Исследование рассеивающей способности электролитов
2.4.1.1 Распределение металла и тока на поверхности катода
2.4.1.2 Первичное и вторичное распределение тока
2.4.1.3 Влияние электрохимических факторов на распределение тока
2.5 Методические подходы к исследованию блескообразующих композиций
2.6 Обоснование и разработка новых рецептурных составов нетоксичных электролитов
Выводы к главе II
Глава III Проведение исследований термической стабильности полимерных
покрытий
3.1 Анализ особенностей конструкции и температурного состояния объекта исследования

3.2 Дериватографическое исследование металлонаполненных термостойких покрытий на кремнийорганической основе
3.3 Исследование градиентных поверхностно-активных органо-силоксановых покрытий (вариантное исполнение)
3.4 Использование статистических методов для оценки сроков службы покрытий
3.5 Анализ результатов исследований термической стабильности покрытий на основе полимеров
Выводы к главе III
Глава IV Результаты исследований процесса электроосаждення из бесцнанистых электролитов гальвано-хнмичсских покрытии и их свойств. Прогнозирование долговечности защитных покрытий
4.1 Исследование рассеивающей способности электролитов цинкования, меднения и кадмирования
4.2 Исследование комплекса показателей качества нанесения покрытий
4.3 Экспериментальные исследования процесса наводороживания при электроосаждении
4.3.1 Наводороживание стали при нанесении гальванических покрытий
4.3.2 Исследование содержания водорода в стали после нанесения покрытий
4.3.3 Анализ результатов и обсуждение определения содержания водорода в
стали после нанесения покрытий
4.4 Прогнозирование долговечности защитных покрытий
4.4.1 Условия эксплуатации
4.4.2 Воздействующие факторы
4.4.3 Выбор, расчёт и обоснование режимов испытаний
4.4.3.1 Испытания на воздействие перепадов температур
4.4.3.2 Испытание на воздействие повышенной и пониженной температуры воздуха
4.4.3.3 Испытание на влагостойкость
4.4. 4 Результаты испытаний
4.4.4.1 Результаты измерения массы образцов
4.4.4.2 Результаты измерения толщины покрытий
4.4.5 Результаты внешнего осмотра
4.4.6 Оценка результатов испытаний
Выводы к главе IV
Заключение
Список сокращений н условных обозначений
Список литературы
Приложение А. Акт об использовании результатов диссертационного
исследования в учебном процессе
Приложение Б. Акт научно-технической комиссии о реализации научных
положений и выводов кандидатской диссертации
Приложение В. Акт о внедрении результатов кандидатской диссертации 167 Приложение Г. Технологическая инструкция (титульный лист)

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
В последнее десятилетие интенсивно развивается химическое и нефтегазовое машиностроение, что требует создания современных газопроводных систем и непосредственно связанных с ними газоперекачивающих агрегатов. Результаты эксплуатации топливно-энергетических комплексов выявили ряд технических проблем, непосредственно связанных с интенсивностью при эксплуатации процессов коррозии стальных конструкций. Особенно это касается выхлопных систем, которые испытывают как воздействие агрессивных химических сред в зависимости от регионально-климатических факторов, так и от термоциклических перепадов в диапазоне от минус 40 до плюс 400 °С. Система наиболее уязвима на этапе инерционного охлаждения при выключении агрегатов. В этот период при остановах в многослойных системах лакокрасочных покрытий вследствие возникновения напряжений в поверхностных слоях полимерных матриц зарождаются микротрещины, приводящие к нарушениям покрытия. Восстановление таких покрытий на действующих агрегатах исключительно проблематично для технического исполнения и требует дополнительных экономических затрат. Применение нержавеющих сталей приводит к еще большему удорожанию агрегатов.
Одновременно, обращают на себя внимание стыковочные поверхности, собираемые через крепежные элементы, среди которых значительное место принадлежит деталям с цинковыми, кадмиевыми и медными покрытиями. Традиционными для них во всех отраслях промышленности приняты цианистые электролиты, обладающие максимальной рассеивающей способностью и образующие наиболее плотные блестящие осадки, легко заполняемые хромсодержащими пассивными пленками. Однако, по экологическим аспектам исключительно актуальной сформулирована задача разработки рецептур бесцианистых электролитов для гальванического производства деталей с электрохимическим осаждением цинка, кадмия и меди из экологически более чистых электролитов с достижением качества, сопоставимого с традиционной технологией получения покрытий из цианистых электролитов.

достижения одинаковых значений характеристик (у) (рисунок 1.3).
Полученные результаты описывают уравнением прямой и строят график 1пх=/(1/Т), по которому линейной экстраполяцией определяют продолжительность испытаний до достижения заданных значений различных показателей при различных температурах, в том числе и при температуре эксплуатации (рисунок 1.3).
По совокупности найденных значений у(т) строят прогнозируемую кривую изменения показателя (характеристики материала) в зависимости от времени эксплуатации (рисунок 1.4).
1.3.1 Испытания на воздействие повышенной влажности
Для моделирования влажностного воздействия окружающей среды на изделия [25] продолжительность испытаний на влагостойкость г£, (сутки) определяется по следующей формуле, выведенной на основании закона действия масс и закона Аррениуса:

твл ~ Кпп ■ X Ь; ;=

• є V * э; (1.12)

где К„„ - поправочный коэффициент, учитывающий факторы окружающей среды при эксплуатации изделия;
IV- количество влажностных диапазонов;
Г,, — число суток с определенной относительной влажностью воздуха;
Фу, - среднее значение относительной влажности в 1-ом диапазоне в месте хранения изделия;
(ру - относительная влажность воздуха в камере при испытаниях, равная 96-100%;
Е - энергия активации окисления покрытия;
/? - универсальная газовая постоянная [11=8,319 Дж/(моль-К)];
Ту - температура воздуха в испытательной камере;
Тэ - среднемесячная температура воздуха в /-ом диапазоне в месте