Выбор необходимых технологий, материалов и характеристик покрытий зависит от существующих факторов воздействия на запорную арматуру. Чтобы сделать правильный выбор, необходимы исследования и разработки, ориентированные на область применения покрытий. Для ЗАО «Плакарт» важна каждая деталь. Только так на сегодняшний день можно удовлетворить растущие требования заказчиков.
Сложность осуществления требований заказчика по покрытиям для узлов запорно-регулирующей арматуры (ЗРА) состоит в тонкостях взаимодействия таких составляющих, как:
•качество и подбор состава для напыления;
•металлургические свойства исходного материала;
•различные требования к эксплуатации продукции;
•производственные условия;
•производственное оборудование;
•глубокие знания в области трения, изнашивания и смазки металлических поверхностей.
Создание систем покрытия высшего качества или целых деталей с подгонкой начинается с основательного знания металлургии, испытанной безопасности метода газотермического напыления, абсолютной точности в механической обработке, современного оборудования и отличного контроля качества всего производственного процесса, которые гарантируют долгосрочность и востребованность данных систем.
Для расширения областей использования защиты от износа необходимо определить, какие формы износа существуют или как сочетаются параметры воздействия. В этом нам поможет точное определение сопутствующих обстоятельств в сочетании с имеющимися техническими возможностями.
Газотермическое напыление – испытанная и проверенная технология. Уже более 100 лет она используется почти во всех отраслях промышленности.
Этот метод позволяет путем нанесения на металлическую поверхность защитного слоя предотвратить износ, коррозию и другие комбинированные агрессивные воздействия на изделие. Во всех термических процессах напыления мелкие частицы наносимого покрытия нагреваются распылителем и под давлением наносятся на поверхность. Если температура и скорость частиц достаточно высоки, они образуют слой с желаемыми характеристиками и необходимой прочностью соединения с поверхностью.
Преимуществом термического напыления является то, что почти всегда можно найти идеальное решение для защиты от износа путем комбинации базовых материалов и большого количества различных добавок. Выбор системы покрытия зависит также от способа его нанесения.
Наиболее широкое применение в ремонте и изготовлении ЗРА нашли методы:
•напыления с оплавлением;
•лазерной наплавки;
•HVOF-напыления.
На доступность производственного оборудования в различных отраслях промышленности сильно влияет защита от износа и коррозии. В зависимости от видов износа необходимо производить обработку поверхности деталей. На данный момент существует много способов обработки поверхностей. В частности, для более толстых слоев особенно подходит термическое нанесение покрытия. Кроме того, приобретают важное значение сварочные способы, такие как плазменная и лазерная наплавки.
Воздействие на деталь и ее форма имеют решающее значение для выбора подходящей системы покрытия. Оптимальная защита от износа может быть обеспечена только на основе этих характеристик. Даже малейшие различия в системе износа обуславливают требования, предъявляемые к системе покрытия. Успешно использованная система покрытия не гарантирует качества при ее использовании на других деталях.
Нагрузка зависит от трибологических характеристик. Нагрузки на поверхности твердых тел в результате контакта с твердыми, жидкими или газообразными сопряженными элементами при относительном движении приводят к трению (потеря энергии) и износу (потеря материала) и тем самым к неисправности или полному выходу детали из строя.
Используемые элементы взвешиваются в процессе проводимого анализа износа, существенно влияют на оптимальный подбор покрытия «Плакарт» и, таким образом, на выбор способа покрытия. Учет особенностей трибологических характеристик и наш многолетний опыт позволяют уменьшить износ и оптимизировать условия трения.
Это ведет к повышению безопасности машин и оборудования, сокращению издержек производства, экономии ресурсов и энергии, снижению уровня выбросов.
Специалисты ЗАО «Плакарт» с читают, что будущее принадлежит металлическим уплотнительным системам. Почему это так? Возрастают требования к современным шаровым кранам в отношении температуры, давления, абразивного изнашивания и скорости потока. Мягкие уплотнительные системы все чаще не соответствуют этим требованиям, т. к. те превышают пределы их возможностей.
Вместо расчета стоимости технического обслуживания, в связи с недостатками мягких уплотнительных систем, компании стали ориентироваться на общую стоимость понесенных затрат. Этот подход приводит к экономической целесообразности выбора металлических уплотнительных систем, благодаря чему очевидна и ценовая выгода. Металлические уплотнительные системы очень сильно превышают возможности мягких уплотнительных систем. Отметим, что данные изменения отражаются и на рынке.
Области применения металлических шаровых кранов:
•химическая промышленность;
•нефтяная и газовая промышленность;
•нефтехимическая промышленность;
•пищевая промышленность;
•фармацевтическая промышленность;
•энергетическая промышленность;
•полимерная промышленность;
•цементная и известковая промышленность.
Причины негерметичности арматуры:
• недостаточная точность форм и симметрии отдельных деталей в производственном состоянии;
• ошибки при монтаже;
• деформация при высоком давлении;
• сочетание отдельных компонентов, конструкции и монтажа;
• негерметичность тыльного уплотнения;
• шероховатость поверхности (Ra) и недостаточность доли площади контактной поверхности (Rmr);
• стратегия притирки;
• неподходящее покрытие или способ нанесения покрытия;
• недостаточное направление уплотнительных колец в корпусе.
Экспертами компании ЗАО «Плакарт» на сегодняшний день осуществляются несколько видов покрытий, позволяющих решить проблемы с долговечностью и надежностью работы запорно-регулирующих узлов, среди которых выделяются следующие виды покрытий.
HVOF – высокоскоростное газопламенное напыление. Высокоскоростное газопламенное напыление осуществляется почти на сверхзвуковых скоростях (> 2000 м/с). В камеру сгорания или после подается порошок. Горение газа в камере сгорания происходит непрерывно и под высоким давлением. Высокое давление, образующееся от сгорания смеси топливного газа и кислорода в камере сгорания, а также расширительное сопло способствуют развитию высокой скорости струи газа, в связи с чем ускоряются и распыляемые частицы. Скорость частиц — до 900 м/с.
Преимущества метода:
•низкая термическая нагрузка на базовый материал;
•возможность высокого упрочнения слоев;
•хорошая износостойкость при линейной нагрузке;
•прочность при растяжении карбида вольфрама и карбида хрома > 70 МПа;
•независимость покрытия от материала;
•возможность частичного покрытия;
•высокая плотность нанесенного слоя;
•очень низкая пористость (< 2 %);
•мелкие металлургические изменения;
•тонкие слои с высокой размерной точностью.
Толщина слоя: 0,1–0,3 мм.
Термическая нагрузка: низкая, 100–300 °C.
Обработка: возможны шлифовка и полировка слоев.
Газопламенное напыление с оплавлением
В результате расширения газов в процессе горения ацетилена и кислорода порошкообразная субстанция наносится методом распыления на подготовленную поверхность заготовки, припаиваясь к ней.
Порошки делятся на самофлюсующиеся и самоклеящиеся. Как правило, самофлюсующиеся порошки требуют термической обработки. Расплавление осуществляется обычно с помощью кислородно-ацетиленовой горелки.
Преимущества метода:
•большое разнообразие напыляемых материалов;
•газо- и водонепроницаемое покрытие;
•отсутствие пористых слоев;
•хорошая износостойкость при линейной, точечной и удельной нагрузках;
•очень высокая прочность сцепления;
•металлургическое соединение с базовым материалом;
•легкая обработка поверхности при проведении токарных, фрезерных,
шлифовальных и полировальных работ;
•хорошая коррозионная стойкость к щелочи, слабым кислотам и водным растворам.
Толщина слоя: 0,3–0,8 мм.
Сцепление: очень хорошее (диффузия).
Термическая нагрузка: очень высокая, до 1050 °C.
Базовые материалы: нержавеющая / двойная сталь, в основе – легирование никелем.
Обработка: возможна токарная, шлифовальная, полировальная обработка слоев.
Лазерная наплавка
При нанесении слоя лазерной наплавкой луч лазера направляется через оптические компоненты на поверхность детали и посредством фокусирующей линзы нагревает базовый материал. Через коаксиальное сопло подачи порошка одновременно с порошкообразным материалом подается газ-носитель или инертный газ, и происходит процесс плавления. Это создает очень хорошее сцепление с основанием благодаря пирометаллургической связке.
Преимущества метода:
•очень слабый нагрев детали и, как следствие, минимальная деформация при незначительной зоне термического воздействия;
•отсутствие необходимости в доработке детали;
•очень хорошее сцепление благодаря пирометаллургической связке (целенаправленной сварке за счет точно контролируемого процесса);
•высокая точность контура деталей сложных форм;
•высокая эффективность порошка > 70%, обеспечивающая экологически безопасную технологию;
•возможность частичного покрытия;
•допустимость объектов со сложной геометрией;
•высокая прочность края и высокая ударная прочность;
•легкость обработки детали токарным, фрезерным и шлифовальным способом после нанесения на нее покрытия.
Недостатки метода:
•использование только поддающихся сварке материалов;
•толщина одного слоя до 2 мм, многослойность;
•хорошее сцепление благодаря пирометаллургической связке;
•термическая нагрузка низкая, 100–300 °C;
•базовый материал – сварные стали и сплавы.
Обработка: возможны токарная, шлифовальная, полировальная обработки слоев.
Покрытия применяются для повышения сопротивления износу, коррозии и воздействию тепла в экстремальных условиях (высокое давление, длительная эксплуатация и экстремальный износ) в таких областях, как арматуростроение, бурение, сверление, машиностроение, двигателестроение и др.
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 2 (44) 2018
