Разработка комбинированной технологии создания защитных покрытий на панелях котлов малой мощности модульного типа

• Автор: Жебряков, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 130 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СОЗДАНИЯ
КОМБИНИРОВАННЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
1.1. Анализ существующих способов нанесения защитных покрытий
1.1.1. Способы и технологии нанесения защитных покрытий
1.1.2. Способы и методы закрепления защитных покрытий
1.2. Анализ материалов для нанесения коррозионно-стойких
покрытий
1.3. Постановка цели и задач исследования
2. АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМБИНИРОВАННЫХ ТЕХ1ЮЛОГИЙ
2.1 .Аппаратура для технологических исследований
2.2. Выбор материалов для коррозионно-стойких защитных покрытий
2.3. Применения методов математической статистики к процессу создания коррозионно-стойких покрытий на панелях котлов модульного типа
2.4.Методики структурных и физико-механических исследований
2.5. Методика плазменного напыления
2.6 Методика газопламенного напыления на установке “КЕДР”
2.7 Методика вторичной электроннолучевой обработки в вакууме
ВЫВОДЫ
3 .ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ПО ДВУХСТАДИЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
3.1.Анализ основных технологических параметров комбинированных способов создания защитных покрытий

3.2. Исследование влияния температуры нагрева защитных покрытий в процессе вторичной обработки на их качество
3.3. Анализ взаимодействия защитных покрытий с технологической средой
3.4. Построение регрессионных зависимостей свойств коррозионно-стойких защитных покрытий
ВЫВОДЫ
4. ИССЛЕДОВАНИЯ СВЯЗИ СТРУКТУР, ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ И ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОМБИНИРОВАННОГО ПР01ЩССА ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
4.1. Экспериментальные технологические исследования
4.2. Исследование структуры и свойств покрытий
ВЫВОДЫ
5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 10
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время проблема ресурсосбережения, в частности в тепловой энергетике, приобретает особенно острый характер. Одним из путей решения проблемы устойчивого теплоснабжения объектов жилищно-коммунального хозяйства является использование отечественных котлов малой мощности (порядка 30 кВт) модульного типа (КМТ), рассчитанных на период работы до 30 лет. При этом набор тепловой мощности для объектов различной площади реализуется путем последовательного подключения дополнительных модулей (рис.1).
Однако, при длительной эксплуатации в агрессивных средах (продуктов сгорания топлива) рабочие поверхности панелей таких котлов, при их изготовлении из котельных сталей типа 20К, подвергаются износу и могут потерять работоспособность. Изготовление панелей котлов из нержавеющих сталей существенно удорожает их стоимость.
Эту проблему наиболее удачно можно решить нанесением на изнашиваемые поверхности защитных покрытий с широким диапазоном свойств. Для нанесения на поверхности специальных покрытий, как правило, используют напыление, наплавку или комбинированные технологии нанесения покрытий с последующей их обработкой различными источниками энергии. Из-за конструктивного ограничения толщины панели котла величиной порядка 3 мм применение наплавки на защищаемую поверхность является нерациональным.
Упрочнение поверхностей панелей путем прямого термического воздействия какого-либо источника теплоты без дополнительного защитного материала нецелесообразно по причине коррозионной неустойчивости основного материала - углеродистых котельных сталей.
Ввиду вышеизложенного наиболее перспективным способом упрочнения панелей представляется напыление износостойких материалов на основной

сцепления с подложкой более высокую (в 1,3... ],зраза) по сравнению с такими же покрытиями, имеющими кристаллическую структуру. Перевод аморфной структуры в кристаллическую у плазменных покрытий из сплава Fe4oNi4oB2o приводит к снижению этого параметра в среднем в 1,4...2,0 раза. Испытания аморфных газотемических покрытий в условиях трения скольжения, абразивного, газо- и гидроабразивного износа, а также при фреттинг-коррозии показали их высокую износостойкость.
Результаты коррозионных испытаний в 0,5 М H2S04 аморфизированных плазменных покрытий из сплава Ni6oNb40 свидетельствуют о том, что плотность (j=5'10"7A/cM2) тока коррозии у них значительно меньше, чем в случае применяемого для напыления кристаллического исходного сплава (j=5 10"3 А/см2) (табл. 1.4.). Плотность тока коррозии плазменных покрытий с аморфной структурой из сплава Fe7oCvioPi3C7 в 1,0 М HCL составляет Г10"6 А/см2, что приближается к показателю, характерному для ленты из коррозионно-стойкого аморфного материала аналогичного состава и для коррозионного сплава Хастеллой С. Отличаются покрытия сплавов систем Ni-Cv-Mo-B и Fe-Cv-Mo-B. Так, например, в средах, моделирующие гальванические стоки, газотермические покрытия из сплава Fe55Moi5Cv8Ni2B2o по скорости коррозии приближается к титану (табл. 1.2). Характерно, что с увеличением объемной доли аморфной фазы в покрытиях, достигаемым при различных методах напыления, их коррозионная стойкость повышается. Плазменные покрытия из сплава Fe55Moi5CvsNi2B2o , нанесенные с применением защитной насадки, которая обеспечивает z=5%, по скорости коррозии (плотности тока коррозии) уступают титану лишь в 1,8 раза.
Отличительной особенностью аморфных газо-термических покрытий является повышение предела усталости металла подложки, тогда как в большинстве случаев газо-термические покрытия снижают эту характеристику. Испытания образцов конструкционных сталей с аморфными покрытиями из сплавов Fe-Ni-B, Fe-Ni-Cv-B-Si-C, Ni-Cv-Mo-B, и Fe- Cv-Mo-B показали