mt & o_9-10

ШАНОВНІ ЧИТАЧІ!

Ви тримаєте в руках перший повноформатний спеціалізований випуск

видання «Метали. Технології & Обладнання», приурочений до святкової ака-

демії з нагоди 60-ліття Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАН

України.

Номер готували фахівці інституту і колектив нашої редакції, а започаткувала

його спільна ініціатива керівництва ФМІ ім. Г.В. Карпенка і редакції з організації

семінару «Сучасні методи контролю та підвищення експлуатаційних властивос-

тей металів» у межах ІІІ Спеціалізованої виставки «Метал. Обладнання. Інстру-

мент», що цьогоріч відбулася у Львові.

Незабаром минає три роки з дня виходу у світ першого номера газети «Мета-

ли Технології & Обладнання» і півроку – від виходу її в уже звичному для Вас

газетному форматі. Це газета, з якою усі ці роки читачі ділилися своїми успіхами і

потребами, яка, за визнанням багатьох, надалі залишається їхнім добрим другом

і порадником.

Не всі наші з Вами сподівання за ці роки справдилися, не всі мрії здійсни-

лися. Так склалася доля, що мені, інженеру-механіку з майже тридцятилітнім

стажем роботи на виробництві, довелося стати спочатку журналістом, а тепер –

головним редактором цього видання. Можливо, це певним чином сприятиме

відчутнішим результатам від рекламних матеріалів, які друкуватимуться у нашій

газеті.

Кожна компанія прагне знайти ресурси та резерви для економії витрат

і зростання своїх прибутків, збудувати ефективну модель функціонування,

поліпшити фінансові показники, досягти як тактичних, так і стратегічних

цілей бізнесу.

Це – складові формули успіху.

Я вважаю головним завданням редакції «Метали. Технології & Обладнання»

надати і читачам, і рекламодавцям посильну допомогу в реалізації цієї формули

для Вашого успіху та процвітання. І буду радий, якщо колективу редакції це вдас-

ться. Ми намагаємося об’єднати професіоналів із багатолітнім досвідом роботи,

що забезпечує необхідний практичний результат і досягнення мети з використан-

ням системного підходу та інновацій.

Дякуємо, що залишалися з нами у минулому, адже саме завдяки нашим

спільним зусиллям ми змогли вистояти! Сподіваємося на плідну співпрацю з рек-

ламодавцями, на щиру підтримку наших читачів.

Прикладом такої співпраці і є примірник цього видання. До його створен-

ня долучилася низка фахівців як інституту, так і інших провідних вітчизняних

підприємств. Про їхні досягнення Ви прочитаєте далі на сторінках газети.

Окремо хочу подякувати за допомогу і сприяння заступникові дирек-

тора ФМІ ім. Г.В.Карпенка НАН України, президентові Української асоціації

корозіоністів Василю Івановичу Похмурському і завідувачу науково-органі-

заційного відділу Романі Романівні Даревич, які доклали максимум зусиль,

щоб цей спеціалізовний випуск побачив світ.

Сподіваюся, таких випусків буде ще багато, адже, як бачимо, вітчизняні нау-

ковці мають що сказати світові.

Більшість із них, без будь-якої підтримки (в тому числі і з боку держави), про-

клали свій шлях у науці, досягли помітних результатів і продовжують працювати.

Можна сказати, що кожен із них, впровадивши своє «ноу-хау», збудував свою

успішну маленьку Україну. Таких маленьких Україн вже багато.

А що, коли їх об’єднати?

Мабуть, так можна створити єдину, сильну, згуртовану державу. Тож

спробуймо разом. Бодай у межах нашого видання. Якщо хочемо досягти

успіху – мусимо згуртуватись, бо НЕМА НА ТО РАДИ…

Ви маєте нові технологічні розробки, але не знаєте, де їх впровадити? При-

ходьте до нас. Ми знайдемо Вам того, кому вони конче необхідні.

У Вас є готова продукція? А можливо, її хтось розшукати не може, – ми знай-

демо Вам покупця.

Ви хочете поділитися досвідом, – ми готові написати про Ваші досягнення.

Вам щось не вдалося, – ми знайдемо тих, хто допоможе вирішити Ваші про-

блеми. Розкажіть про них на сторінках нашої газети.

МИ ГОТОВІ ВАС СЛУХАТИ!

МИ ПРОДОВЖУЄМО ПРАЦЮВАТИ ДЛЯ ВАС!

З повагою і найкращими побажаннями, Михайло ЗАЛІСКО,

головний редактор газети «Метали. Технології & Обладнання»

Фото Володимира Мойсина

Ç Ì ² Ñ Ò

Засновник

ТОВ «Галмедіа»

ВидавецьТзОВ «Редакція газети

«Електротема»

––––––––––––

Головний редактор

Михайло Заліско

Поштова адреса:

79054, м. Львів, а/с 5959

Адреса редакції:

вул. Садова, 2а,

м. Львів, Україна

Тел./факс: (032) 232–05–39

e-mail:

[email protected]

www.metaltech.com.ua

Передплатний індекс:

37233

© ТОВ «Галмедіа», 2011

Видання «Метали. Технології & Обладнання»

є учасником медіа-групи «ПромІнфо»

www.prominfo.com.ua

Погляди авторів публікацій не завжди збігаються

з думкою редакції. Редакція залишає за собою право

не листуватися з читачами. Рукописи не рецензуємо

і не повертаємо. За достовірність поданої у матеріалах інформації

відповідають автори матеріалів. За зміст і достовірність інформації у рекламних

та інших повідомленнях і за якість рекламованого товару відповідіє

рекламодавець. Передрук дозволено

з письмової згоди редакції.

Віддруковано в СП «Полі»м. Львів, вул. ак. Лазаренка, 6б

Друк офсетнийТираж 8 100 примірників

Замовлення №______

«Між науковцями та виробничниками потрібно

налагодити особливий зв’язок» ................................................................................ 2

Корозія конструкційних матеріалів і сучасні методи їх захисту .............................. 4

Від наукової розробки до практичної реалізації ..................................................... 7

Метод магнетопружної акустичної емісії в технічному діагностуванні

феромагнетних елементів конструкції ...................................................................... 9

Високопродуктивна екологічно чиста технологія захисту

деталей машин від зношування та корозії ............................................................. 11

Застосування плазмоелектролітного оксидування

для захисту легких сплавів ...................................................................................... 14

Інженерія поверхні титанових сплавів термодифузійним насиченням ................ 16

Нові інгібітори для захисту металів від корозії ....................................................... 18

Комплексне вирішення матеріалознавчих, технологічних

та апаратурних проблем протикорозійного захисту трубопроводів,

резервуарів і металоконструкцій ............................................................................. 20

Прогнозування можливості подальшої експлуатації деградованих

сталей трубопроводів ТЕС ....................................................................................... 22

Сучасна технологія та засоби контролю корозії підземних

трубопроводів і споруд ............................................................................................. 26

Нові методи з’єднання термозміцнених арматурних стрижнів

обтискною втулкою .................................................................................................. 28

Холодне перенесення металу («Cold Metal Transfer») у технологіях

зварювання від «Fronius International» .................................................................... 30

Сучасні зварювальні матеріали від ТОВ «ТМ.ВЕЛТЕК» ....................................... 32

Сучасний стан технологій СВ-синтезу .................................................................... 34

Гаряче цинкування як метод захисту від корозії ................................................... 36

Технологічні середовища для механічної обробки

деталей машин і консерванти ................................................................................. 38

Профільні багатошарові кубонітові круги для загострювання

полотен нескінченних стрічкових пил ..................................................................... 40

Якісний металообробний інструмент для обробки надтвердих матеріалів ......... 42

2

СПЕЦІАЛЬНИЙ ВИПУСК № 9–10 30 травня 2011 р.

З одного боку, вона мала би підтри-

мувати нові ефективні наукові напра-

цювання для практики, з іншого, –

практика в особі чи державного вироб-

ництва, чи приватного повинна мати

певну державну підтримку у реалізації

наукових здобутків. Обсяги капітало-

вкладень в українські розробки науки

та інженерної практики повинні мати

пільгове оподаткування. Якщо цього

не буде, то кожен хапатиметься за все,

що є під рукою, або все, що надійшло

з-за кордону. У результаті відбудеться

розрив між внутрішнім напрацюванням,

підтриманим державою, і реальним

його використанням. Потрібен особли-

во тісний зв’язок наукових та інженер-

них колективів з виробничими.

Наука напрацьовує лише науко-

місткий продукт – це ще не товар. Ми

продаємо, по суті, перевірену ідею, а

від перевіреної ідеї до впровадження її

у практику – не менший шлях, ніж до

її народження. Саме цей шлях втілен-

ня ідеї в товар затратний – для цього

треба вкласти гроші і час. Якщо на них

не виділяються спеціальні кошти, то

знайти їх у невеличкому бюджеті нау-

кової установи не завжди можливо.

Тому про цю ділянку мусить подбати

держава. Якщо з’явиться пільгове опо-

даткування, то відразу виникне заці-

кавленість серед виробничих структур.

У сьогоднішніх умовах виробничникам

невигідно вкладати у науку, вони шука-

ють легших шляхів. Відповідно нові

наукові ідеї не використовують, і вони

осідають на полицях. А все, що не вико-

ристовується, втрачає свою цінність.

Водночас ми маємо підстави хвалити-

ся, що у нас є потужні науковці, нові

ідеї, підтверджені різними охоронними

документами, патентами, навіть лабо-

раторними зразками наших розробок?

Але через те, що немає масштабного

впровадження у практику, втрачає не

тільки економіка, виробництво, втра-

чає і сама наука – немає стимулів для

реалізації ідей.

Підприємці зацікавлені у реаліза-

ції власної продукції, а не у створен-

ні нової. В умовах перехідної ринко-

вої економіки ми стали заручниками

ситуації, всі живуть сьогоденням.

Бути впевненим, що твій бізнес ста-

більно розвиватиметься, що і завтра

ти продаватимеш свої нові та якісні

товари, неможливо. Тому працювати

на створення нових товарів, товарів

завтрашнього дня, ніхто не може, бо

не хоче ризикувати.

Формально у нас є відповідна

законодавча база, зрештою, як і у

всіх сферах суспільного життя, проте

з наукою все складніше – тут резуль-

тат не помітиш одразу, потрібне регу-

лювання тривалої дії, на теперішнь-

ому етапі законотворці зациклені на

швидкому регулюванні з максимально

швидкими результатами від реформ.

У принципі, сама ідея ринкової еконо-

міки полягає в тім, що ринок автома-

тично відрегулює ці взаємовідносини,

бо економіка бере те, що їй потрібно

для успішного функціонування, наука

продукуватиме саме такий ефектив-

ний продукт, але у нас будь-які важелі

відсутні. Якби вони справді були, то

хоча б частково відрегулювали взає-

модію між наукою та виробництвом. І

перетворення наукової ідеї на комер-

ційний товар теж одержало б відповід-

ні імпульси для науково-технічного

прогресу.

Ми маємо мінімальні умови, щоб

працювати в науці. Але результати

нашої роботи або не беруть до уваги,

або не підтримують, виходячи із наших

національних державних інтересів. На

Заході ці умови є дещо іншого спря-

мування. Діяльність науковців і освітян

підтримують, а на їх напрацювання

одразу чекають виробничники різно-

го спрямування. Тож, як щось добре

з’являється, – одразу ж реалізовують.

У нас треба боротися за реалізацію.

Фанати, тим більше пенсіонери, не

здатні здійснювати регуляторної полі-

тики на загальнодержавному рівні. І

вони не хочуть цього робити! Менед-

жера від науки треба виховати, його

треба цінувати.

У нашому інституті працює 20% моло-

дих спеціалістів від загальної кількості

співробітників. Щороку беремо на роботу

в середньому 20 випускників вищих нав-

чальних закладів і щороку приблизно 10%

молодих науковців звільняються з інсти-

туту, частина з них вступає в аспіранту-

ру при ФМІ, а частина йде працювати у

бізнесові структури. В середньому лише

10–15% молодих спеціалістів здобувають

наукові ступені кандидата наук і продов-

жують свою наукову діяльність.

На СРСР багато хто нарікає, але

ще не так давно саме його влада

зобов’язувала підприємців спонсору-

вати наукові розробки. Завдяки цьому

відбувалося швидке перетворення нау-

кового продукту на промисловий. Сьо-

годні ж в умовах перехідної економіки

нічого подібного не відбувається.

Такі заходи, як ця виставка і семі-

нар, сьогодні особливо потрібні, бо саме

вони заповнюють цю нішу – втілення

наукових розробок у життя.

«Між науковцями та виробничниками потрібно налагодити особливий зв’язок…»

В.В. Панасюк, директор ФМІ ім. Г.В. Карпенка

Проблема взаємодії науки з виробництвом – одне з надзвичайно важливих питань ефективного економічного розвитку країни. Без використання нових знань про закони природи і їх реалізацію з метою отримання нового продукту для потреб економіки розвиток суспільства неможливий. Без сумніву, головною має бути стабільна визначальна державна політика. В умовах перехідної ринкової системи вона була би дуже корисною, але, на жаль, її фактично немає. Держава ще не встигла напрацювати ту систему законодавчих актів, які регулювали б усі взаємовідносини.

3

30 травня 2011 р. № 9–10 СПЕЦІАЛЬНИЙ ВИПУСК

Академік НАН України Володимир Панасюк – всесвітньо відомий український учений у галузі механіки та

міцності матеріалів і конструкцій, доктор технічних наук, професор, дійсний член НТШ, директор Фізико-

механічного інституту імені Г.В. Карпенка НАН України (з 1971 року), заслужений діяч науки і техніки України.

Автор понад 600 наукових праць, у тому числі 16 монографій, 30 авторських свідоцтв. Лауреат Державних

премій у галузі науки і техніки СРСР (1986 р.), України (1977, 1995 р.); трьох премій НАНУ імені видатних учених

України, член Національних комітетів з теоретичної та прикладної механіки України і Росії, член Європейської

академії наук, доктор «Honoris Causа» Вроцлавської політехніки (Польща, 1998 р.) та Національного

університету «Львівська політехніка» (2007 р.), член низки міжнародних наукових організацій. Нагороджений

орденами СРСР, орденом України «За заслуги» трьох ступенів (1998, 2001, 2006 рр.), найвищою нагородою

Європейського товариства з цілісності конструкцій (ESIS) – медаллю Гріффітса (2000 р.).

Öüîãîð³÷, 27 ëþòîãî, àêàäåì³ê Â.Â. Ïàíàñþê â³äçíà÷èâ ñâîº 85-ð³÷÷ÿ.

Ç ö³º¿ íàãîäè êîëåêòèâ ðåäàêö³¿ ãàçåòè «Ìåòàëè. Òåõíîëîã³¿ & Îáëàäíàííÿ»

ùèðî â³òàº þâ³ëÿðà ³ áàæàº éîìó ùå äîâãèõ ðîê³â ïë³äíî¿ ïðàö³ íà áëàãî â³ò÷èçíÿíî¿ íàóêè.

З роси і з води ВАМ, ВОЛОДИМИРЕ ВАСИЛЬОВИЧУ!!!

4


Особливо інтенсивно кородують

морські споруди, плавзасоби, підземні

комунікації, обладнання хімічних, мета-

лургійних, енергетичних та інших підпри-

ємств, на які під час експлуатації вплива-

ють різні корозійні середовища. Інколи

швидкість корозії настільки висока, що

впродовж року сталеві конструкції тов-

щиною 3–5 мм «проїдаються» наскрізь,

а товщина шару іржі на незахищеній

поверхні із вуглецевої сталі може сягати

8–10 мм. Винятково актуальна ця про-

блема для України як однієї з найбільш

металонасичених держав Східної Євро-

пи, металофонд якої, однак, за рівнем

корозійної захищеності, довговічності та

надійності поступається тому, якого вже

досягнула більшість промислово роз-

винутих країн. Активний металофонд

України, що становить сотні мільйонів

тонн, введений у дію в основному в 60-

80-х роках минулого століття. За останні

десятиліття значно зменшилося введен-

ня в експлуатацію нових промислових

об’єктів, а корозійне руйнування наявних

унаслідок їх експлуатаційного старіння

розвивається пришвидшеними темпа-

ми. Така тенденція вкрай небезпечна і

може становити загрозу національній

безпеці України.

На жаль, наша металургійна про-

мисловість і надалі надто мало випускає

корозійностійкого і захищеного прокату

(менше 5%), тоді як у США, західноєв-

ропейських країнах, Японії ця цифра

для деяких профілів прокату сягає 60%

і більше. Тому основний тягар протидії

корозії металоконструкцій нині лягає

на будівельників, енергетиків, машино-

будівників та інших споживачів метало-

продукції, які недостатньо забезпечені

якісними вітчизняними засобами проти-

корозійного захисту.

Корозія конструкційних матеріалів і сучасні методи їх захисту

В.І. ПОХМУРСЬКИЙ, заст. директора ФМІ

ім. Г.В.Карпенка НАН України, президент Української асоціації корозіоністів

Мас

а, м

лн.т

.

Час, роки

12

10

8

6

4

2

0

0,7

1,9

4,7

7,8

10,6

8,5

1,0

до 1

930

1931

-40

1941

-50

1951

-60

1961

-70

1971

-80

1981

-90

1991

-00

0,5

Корозія металів – це процес

їхнього руйнування внаслідок

хімічної чи електрохімічної

взаємодії з корозійним

середовищем, що є однією

із найпоширеніших причин

передчасного, часто аварійного,

виходу з ладу машин, апаратів,

інженерних комунікацій,

будівельних конструкцій тощо.

Корозія зумовлює величезні

матеріальні збитки у різних галузях

промисловості.

Рис. 1. Періоди введення в експлуатацію металевих конструкцій

Чорна і кольорова металургія – 32%

Інші галузі народного господарства – 26%Транспорт

і зв’язок – 3%

Вугільна, нафтова і нафтохімічна промисловість – 14%

Машино-будування – 14%

Електро-енергетика – 11%

Рис. 2. Галузева структура фонду сталевих конструкцій

5


Гострим залишається дефіцит обладнання

для якісної підготовки поверхні металу перед

нанесенням покриттів, корозійного контролю;

майже цілком немає систем активного корозій-

ного моніторингу в енергетиці, хімічній промисло-

вості. Усе це спричиняє значні матеріальні збит-

ки від корозії в різних галузях господарства як

через прямі, так і через опосередковані корозійні

втрати. Сьогодні більше половини мостів, що є

у комунальній власності, не відповідають нор-

мам експлуатації, в основному, через корозійне

руйнування. Близько 17 тис. км водопровідних і

понад 5 тис. км каналізаційних мереж в аварійно-

му стані і потребують заміни, що створює значні

проблеми для комунальників багатьох населених

пунктів. Для прикладу, у Львові внаслідок корозії

служби «Львівводоканалу» щороку ліквідовують

кілька тисяч аварійних витоків води із зовнішніх

магістралей.

Особливо небезпечне корозійно-механічне

руйнування за одночасної дії корозивних сере-

довищ і механічних навантажень. Воно часто

відбувається без видимих ознак макродефор-

мації виробів, змін поверхні, що утруднює його

виявлення у початковий період і ускладнює своє-

часне йому запобігання. Корозійна втома харак-

терна для всіх конструкційних сплавів на основі

алюмінію, заліза, магнію, міді тощо. Надзвичай-

но небезпечне також корозійне розтріскування

металів, де елементи конструкцій експлуатують

під впливом механічних напружень розтягу та

корозивних середовищ. Почастішали випадки

корозійного руйнування стратегічно важливої

газотранспортної системи як у нас, так і в Росії.

На сьогодні виявлено понад 250 систем

«метал-середовище», у яких можливе корозійне

розтріскування. Ці види руйнування досить поши-

рені в енергетиці, трубопровідному транспорті, на

хімічних, металургійних, гірничорудних, нафтога-

зовидобувних підприємствах. Частими є випадки

корозійно-механічного руйнування обладнання

хімічних і енергетичних підприємств, зокрема,

реакторного на атомних електростанціях.

Розкриття механізмів корозії за умов впливу

різних експлуатаційних чинників, поглиблення

теорії цього процесу та створення нових методів

підвищення опору корозії та корозійно-механіч-

ному руйнуванню матеріалів – винятково акту-

альна міждисциплінарна проблема, різні аспекти

якої є предметом досліджень науковців усіх про-

мислово розвинутих країн, у тому числі України.

У нашій державі такі дослідження виконують

колективи багатьох установ Національної ака-

демії наук України, вищих навчальних закладів

і галузевих інститутів. До них насамперед нале-

жать такі наукові центри НАН України, як Фізико-

механічний інститут ім. Г.В. Карпенка, Інститут

проблем матеріалознавства ім. І.М. Францеви-

ча, Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона,

Інститут фізики твердого тіла, матеріалознавс-

тва і технологій Національного наукового цен-

тру «Харківський фізико-технічний інститут»,

Інститут загальної і неорганічної хімії ім. В.І. Вер-

надського, національних технічних університетів

Рис. 3. Приклади корозійного руйнування мостових конструкцій та опор ЛЕП

Рис. 4. Корозія труб промислових теплообмінників

6


«Київський політехнічний інститут»,

«Харківський політехнічний інститут»,

Дніпропетровський державний хіміко-

технологічний університет тощо.

У цих колективах є багато завер-

шених наукових розробок, практична

реалізація яких уже може дати суттєвий

ефект в царині захисту продовження

терміну безаварійної експлуатації різних

промислових об’єктів.

Сюди слід віднести досягнення в

галузі створення захисних металевих

і неметалевих покриттів, інгібіторів

корозії, технологічного обладнання для

підготовки поверхні перед нанесенням

на неї захисних покриттів, засоби визна-

чення швидкості корозії та корозійного

моніторингу, технології електрохімічно-

го захисту та багато інших.

На жаль, через недостатнє фінансу-

вання наукових закладів, ліквідації у

більшості із них виробничих потужнос-

тей і недостатню зацікавленість про-

мисловості практична реалізація цих

розробок украй низька. Сьогодні Фізико-

механічний інститут володіє ефективни-

ми технологіями нанесення металевих

і неметалевих покриттів, інгібіторного

захисту, корозійного контролю, нових

високопродуктивних методів підготовки

поверхні перед їх захистом. При Інсти-

туті функціонують державні інженерні

центри ДПІЦ «Техноресурс», ДІЦ «Львів-

антикор», ДМП «Газотермік», які осна-

щені сучасним обладнанням і здійсню-

ють практичні роботи із протикорозій-

ного захисту інженерних об’єктів та

продовження терміну їх безаварійної

експлуатації.

З ініціативи Фізико-механічного інс-

титуту як головної організації Міжвідом-

чої науково-технічної ради з проблем

корозії та протикорозійного захисту

металів при Президії НАН України, у

2002 році була підготована і затвердже-

на в Львівській обласній адміністрації

«Регіональна програма з визначення

залишкового ресурсу конструкцій, спо-

руд і машин тривалої експлуатації та

розробки заходів щодо продовження

терміну їх безаварійної роботи на 2002-

2010 рр.» Метою цієї програми було

розширення впровадження нових техно-

логічних рішень і методів захисту конс-

трукцій у нафтогазовій сфері, енергети-

ці, комунальному господарстві, транс-

порті регіону. Активну участь у розробці

цієї програми взяли також Інститут при-

кладних проблем механіки і математики

ім.Я.С.Підстригача НАН України, Націо-

нальний університет «Львівська політех-

ніка», Івано-Франківський національний

технічний університет нафти і газу, Інс-

титут проблем надійності машин і спо-

руд та інші.

Завдяки функціонуванню цієї програ-

ми вдалося вирішити низку актуальних

для Львівщини технічних завдань щодо

продовження ресурсу безаварійної екс-

плуатації окремих вузлів обладнання

теплових електростанцій, газотранспор-

тної системи, резервуарів, залізничних

вагонів, вантажопідіймальних механіз-

мів тощо. Фінансування окремих проек-

тів програми здійснювали виключно за

рахунок зацікавлених підприємств.

Незважаючи на позитивні рішен-

ня різних депутатських комісій щодо

фінансової підтримки програми, зок-

рема, на її науково-технічний супровід,

підготовку спеціалістів з визначення

залишкового ресурсу, підготовку нової

редакції програми, за 8 років з місце-

вого бюджету не було виділено жодної

копійки, що знижувало ефективність

цієї програми.

У 2010 році термін дії програми

завершився, але Львівська обласна

адміністрація не вживає дієвих заходів

для формування нової редакції цієї про-

грами, що негативно відіб’ється на збе-

реженні і функціонуванні технологічного

обладнання, будівельних конструкцій та

інших об’єктів нашого регіону.

Рис. 5. Корозія (а) і захист (б) теплотрас

Рис. 6. Підготовка поверхні і захист від корозії великогабаритних конструкцій (а). Генератор для надзвукового термоабразивного очищення поверхні (б)

Рис. 7. Нанесення захисного металізаційного покриття

а

б

б

а

7


Науковий працівник тому і «науковий», що

займається науковими дослідженнями, результа-

ти яких викладає у статтях та доповідях. Дирек-

тор промислового підприємства, який може і

зацікавлений у покращенні стану власного під-

приємства, не буде займатися опрацюванням

результатів науковців та їх впровадженням у

виробництво, оскільки, з одного боку, треба вкла-

дати певні кошти, а з іншого – він не впевнений в

ефективності розробки, якої фактично ще немає,

а є лише науковий результат.

Яка повинна бути дорога від науки до вироб-

ництва та визнання наукової розробки, – питання

і на сьогодні доволі актуальне.

Для промислового застосування результатів

одного з багатьох напрямів наукових досліджень,

що ведуться у Фізико-механічному інституті НАН

України, було створено мале державне підпри-

ємство «Газотермік», діяльність якого спрямована

на промислову розробку газотермічних покриттів

із високими фізико-механічними властивостями.

За основу для впровадження було взято нау-

кові результати досліджень електрометалізацій-

них покриттів із застосуванням як електродних

матеріалів порошкових дротів, уперше запропо-

нованих для цієї мети. Застосування порошко-

вих дротів як електродних дало змогу створю-

вати покриття з якісно новими фізико-механіч-

ними властивостями, в тому числі і з високою

зносостійкістю. Традиційно вживані електродні

суцільні дроти таких можливостей не мали.

Для промислової реалізації цієї перспективної

розробки підприємство залучило, крім наукових

працівників – розробників порошкових дротів,

технологів, конструкторів, технічних працівників.

Спільно було розроблено технічні умови виго-

товлення експериментальних порошкових дротів,

налагоджено їх випуск на підприємстві «Райагро-

техсервіс» (м. Дубровиця, Рівненська обл.).

Конструкторами підприємства розроблені

конструкції камер для нанесення покриттів, а

також обладнання для їх одержання – електро-

дугові металізатори. В інституті було створено

дільницю нанесення покриттів та їх механічну

обробку. Завдяки створеній дільниці остаточно

відпрацьовано режими нанесення зносостій-

ких покриттів, оптимізовано їх склад і режими

Від наукової розробки до практичної реалізації

І.Й. СИДОРАК

Досвід створення та впровадження нових матеріалів для підвищення експлуатаційних властивостей ресурсу

деталей машин методом електродугової металізації, застосування наукових розробок, одержаних у результаті

камеральних досліджень у промисловому масштабі, – завдання досить складне. Навіть найкращі науково-

технічні результати потребують адаптації до промислового застосування.

8


механічної обробки напилених деталей.

Створення дільниці дало змогу демонс-

трувати потенційним споживачам особ-

ливості та можливості технології, стало

навчальним осередком із підготовки

технічних спеціалістів для різних регіонів

України та місцем відпрацювання науко-

вих розробок інституту в цьому напрямі.

Оскільки специфіка діяльності на

різних підприємствах мала свої особли-

вості, конструктори ДМП «Газотермік»

розробили асортимент обладнання для

реалізації технології.

Перші угоди на впровадження тех-

нології нанесення високоефективних

зносостійких покриттів з порошкових

дротів на деталі газокомпресорної тех-

ніки укладено з філією ВРТП «Укргаз-

енергосервіс» НАК «Нафтогаз України»,

на підприємствах якої створено 4 вироб-

ничі дільниці для відновлення деталей

газокомпресорного устаткування магіс-

тральних газопроводів.

Із Міністерством сільського гос-

подарства і продовольства України

укладено угоди на розробку технології

відновлення деталей машин, зокрема,

колінчастих валів для сільгосптехніки

та впровадження цієї технології в низці

областей України. Вже до 2000 року

створені дільниці та впроваджена тех-

нологія відновлення деталей для потреб

сільських споживачів на 20 підприємс-

твах системи «Агротехсервіс». Підготов-

ку спеціалістів проводили на опорній базі

підприємства. Налагодження та запуск

дільниць в експлуатацію здійснювали

спеціалісти ДМП «Газотермік» разом із

науковими працівниками інституту.

Окрім того, технологія впроваджена

на автотранспортних та інших підпри-

ємствах.

Слід зазначити, що карта впрова-

джень технологій нанесення захисних та

відновних покриттів із порошкових елек-

тродних матеріалів охоплює практично

всі регіони України.

Для впровадження на сформованих

підприємством дільницях фахівці ФМІ

розробили спеціальний порошковий

дріт ФМІ-2. Створений на основі науко-

вих пошуків співробітниками інституту,

він отримав визнання не лише в Україні,

а й за її межами. Його ефективно вико-

ристовують для відновлення і зміцнення

деталей у Росії, Польщі та Білорусі.

Дріт виготовляють на виробничій

базі ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України за

технологічним регламентом, розробле-

ним фахівцями ДМП «Газотермік». На

сьогодні це єдине в Україні сучасне під-

приємство для виготовлення порошко-

вого дроту високої якості, що постачає

порошковий дріт ФМІ-2 для потреб діль-

ниць, створених підприємством. Дріт

використовує виробнича база, створена

у складі ДМП «Газотермік», яка сьогодні

забезпечує Західний регіон відновлени-

ми деталями машин і агрегатів.

Технологія дає змогу ефективно

реставрувати деталі, що працюють у

парі з підшипниками ковзання. В першу

чергу, це стосується колінчастих валів

автотракторної техніки, компресорів,

силових установок локомотивів, газо-

компресорних станцій, а також штоків,

плунжерів, золотників, посадкових місць

підшипників, гальмівних барабанів,

внутрішніх поверхонь гідро- і пневмо-

циліндрів тощо.

Перевагою технології є порівняно

низька температура на поверхні деталі

(не вище 150°С), що не призводить до

деформації і втрати конструктивної

міцності виробів. У матеріалі основи не

утворюються дефекти типу тріщин і пор.

Технологія дає змогу проведення бага-

тократного відновлення зношених місць

однієї і тієї ж деталі.

Робочий ресурс реставрованих

деталей не нижчий від ресурсу нових, а

часто перевищує його в 1,5–2 рази.

Розроблені та оптимізовані порош-

кові дроти ФМІ-1 (Fe-Cr-B-Si-Al), ФМІ-2

(Fe-Cr-B-Al) та ФМІ-3 (Fe-Cr-Si-Al) для

електрометалізаційного нанесення по-

криттів, призначених для роботи в умо-

вах абразивного та газоабразивного

зношування. У результаті довготермі-

нової перевірки вони отримали про-

мислове визнання, введені в підручники

і довідники. Розроблені матеріали не

мають аналогів в Україні, якісно не по-

ступаються закордонним матеріалам

при значно нижчій їх собівартості та

знайшли широке застосування в усіх

регіонах України,а також у Росії, Білорусі

і Польщі для відновлення деталей транс-

портної техніки та захисту агрегатів ТЕС

від газоабразивного зношування.

9


Аналогічна тенденція спостерігаєть-

ся і при багатоцикловому навантаженні

феромагнетного матеріалу. Наявність

низьких концентрацій водню (<8 ppm), які

характерні для тривало експлуатованих

низьколегованих сталей, у феромагнети-

ку спричиняє зростання потужності сиг-

налів магнетопружної акустичної емісії

порівняно із випробуваннями вихідного

матеріалу на повітрі за аналогічних умов.

Висока чутливість магнетопружної акус-

тичної емісії до ранніх стадій пластич-

них деформацій і низьких концентрацій

водню у феромагнетному матеріалі дає

підстави для побудови методик оціню-

вання неруйнівним методом ступеня його

деградування. Для впровадження ство-

рених методик уперше в Україні розроб-

лено, виготовлено і метрологічно атес-

товано магнетоакустичну вимірювальну

систему відбору, обробки та реєстрації

сигналів магнетопружної акустичної

емісії, яка дає змогу діагностувати стан

феромагнетних елементів конструкцій у

виробничих умовах їх експлуатування.

В окремих випадках технічного

діагностування елементів конструкцій

застосування методу акустичної емісії

є обмеженим. Це відбувається тоді,

коли додаткове навантаження об’єкта

контролю, як того вимагають регламен-

тні документи на проведення акустико-

емісійного діагностування [1], може бути

неприпустиме. В такій ситуації можна

отримувати інформацію про стан феро-

магнетного конструкційного матеріа-

лу методом магнетопружної акустич-

ної емісії (МАЕ). Вона виникає під час

перемагнечування феромагнетика і

пов’язана з ефектом Баркгаузена.

Збуджують МАЕ процеси стрибко-

подібної зміни положення доменних стінок,

якими супроводжуються магнетострикцій-

ні ефекти [2]. Як показали дослідження,

генерування МАЕ є чутливим до структур-

них змін матеріалу об’єкта, а параметри

сигналів залежать від режиму термооб-

робки, пластичної деформації, залишко-

вих напружень, наводнення тощо.

У відділі акустико-емісійного

діагностування елементів конструкцій

ФМІ НАН України інтенсивний роз-

виток отримав метод МАЕ для прак-

тичної реалізації створених методик

діагностування на діючих об’єктах кон-

тролю. Дослідження проводять за таки-

ми напрямами: створення теоретичних

основ методу, розвиток методик при-

кладного застосування та розроблення

і виготовлення засобів діагностування

феромагнетних елементів конструкцій.

Запропоновано метод еквівалент-

них порівнянь [3], який дає змогу набли-

жено з достатньою точністю визначати

коефіцієнт інтенсивності напружень (КІН)

у тілі із тріщиною довільної конфігурації

під дією зовнішнього магнетного поля

(магнетопружне завдання), якщо для

такої конфігурації відомий КІН, спричи-

нений механічним навантаженням (пруж-

не завдання). У результаті досліджень

доведено, що можна визначити КІН для

тіла із тріщиною складної конфігурації b1

Метод магнетопружної акустичної емісії в технічному діагностуванні феромагнетних елементів конструкції

УДК 537.634:620.179.17

В.Р. СКАЛЬСЬКИЙ, д.т.н., проф.

120

60

00.3 0.6 0.9

∑A1Х10-3, ум.од

Н, кА/m

сталь 15, d = 2 mm сталь 15, d = 2 mm ∫∫= 9 Hz= 9 Hz

Рис. 1. Залежність суми амплітуд сигналів МАЕ від зміни напруженості магнетного поля соленоїда для зразків зі сталі 15 із різною концентрацією водню

Доведено, що метод магнетопружної акустичної емісії чутливий до

зміни доменної структури феромагнетиків, яка відбувається за час їх

деградування під впливом воднево-механічного чинника. Зокрема,

пластичне деформування феромагнетних матеріалів проявляється

у зниженні амплітуд сигналів магнетопружної акустичної емісії за

однакових напружень зовнішнього магнетного поля для вихідного і

пластично здеформованого матеріалу.

ccH H – 5,6 ppm– 5,6 ppmccH H – 1,85 ppm– 1,85 ppmccH H – 1,1 ppm– 1,1 ppmccH H – 0,74 ppm– 0,74 ppm(вихідний матеріал)(вихідний матеріал)

10


під дією зовнішнього магнетного поля,

маючи магнетопружний розв’язок для

КІН у тілі із тріщиною простої конфігура-

ції b2 та відповідні розв’язки для КІН ана-

логічних пружних завдань під дією лише

зовнішнього механічного навантаження.

Для феромагнетних матеріалів є

спосіб локального збудження пружних

хвиль АЕ-магнетним полем, спричиненим

зовнішнім джерелом. Тоді зовнішнє маг-

нетне поле створюватиме концентрацію

механічних напружень в околі дефекту,

яку визначатиме КІН. При цьому відбува-

ються стрибки Баркгаузена в околі тріщи-

ноподібного дефекту та випромінюються

сигнали МАЕ. Отже, поєднуючи зміну

КІН, спричинену прикладеним до феро-

магнетика зовнішнім магнетним полем,

зі зміною параметрів МАЕ, можна судити

про ступінь пошкодження феромагнети-

ка. Беручи до уваги, що магнетне поле

швидко заникає із віддаллю, створено

модель й отримано відповідні аналітичні

залежності для елемента металоконс-

трукції із плоскою поверхнею, до якої

прикладено зовнішнє магнетне поле,

розміщене над його поверхнею.

Ми провели розрахунок розподілу

індукції стаціонарного магнетного поля,

що створюється накладним електро-

магнітом (НЕМ) у прямокутному пара-

лелепіпеді з феромагнетного матеріа-

лу висотою d, в основі якого квадрат зі

стороною w [4]. До уваги брали стаціо-

нарний випадок, оскільки у більшості

випадків для збудження МАЕ використо-

вують частоти в діапазоні від часток до

одиниць герца. Такий підхід дає змогу

використати наближення магнетостати-

ки і дослідити вплив форми накладно-

го електромагнета й розмірів деталі на

величину і напрямок вектора магнетної

індукції у кожній точці досліджуваного

об’єкта. Розрахунок проводили для НЕМ

П-подібної та соленоїдальної форм.

Зв‘язок між індукцією і напруженістю

магнетного поля в будь-якій точці магне-

топроводу задавали основною кривою

намагнечування матеріалу магнето-

проводу (електротехнічна магнетом’яка

сталь 10895), а в досліджуваному зраз-

ку (інструментальна сталь 30) – кривою

намагнечування сталі.

Вплив воднево-механічного чинни-

ка на зміну параметрів стрибків Барк-

гаузена вивчали на технічно чистому

(99,7%) нікелі та сталі 15. Квазістатичне

перемагнечення пластин феромагнітних

матеріалів здійснювали у соленоїді, внут-

рішнє магнетне поле якого розрахували

за відомими залежностями, враховуючи

показники вимірювальних приладів. Після

перемагнечення пластин на частоті 9 Гц

із записом МАЕ їх наводнювали, спочатку

теоретично порахувавши концентрацію

та розподіл водню в пластині. Беручи до

уваги розрахункові дані, режими навод-

нення були вибрані так, щоб максимально

наблизити концентрацію водню у металі

до реальної, яка є у напрацьованих феро-

магнетиках (0,5…2,0 ppm), що мають

тривалий час експлуатації. З отриманих

результатів видно, що амплітуди сигналів

МАЕ зростають із підвищенням значення

напруженості зовнішнього магнетного

поля Н як у ненаводненому, так і в навод-

неному зразках. Однак у другому випадку

вони суттєво більші для сталевих зразків

і менші – для нікелевих, що пов’язано із

впливом на доменну структуру матеріалу

наявного в ньому водню (рис. 1).

За результатами викладених вище

досліджень створено відповідні вимірю-

вальні пристрої, зокрема магнетоакус-

тичну вимірювальну систему МАЕ-1Л,

яка призначена для розв’язання завдань

відбору та обробки інформації, представ-

леної сигналами МАЕ, що виникають під

час збудження стрибків Баркгаузена у

феромагнетику зовнішнім змінним маг-

нетним полем (рис. 2).

Таким чином, за результатами тео-

ретико-експериментальних досліджень

полів переміщень розроблено і виготов-

лено технічні пристрої для виявлення

локального пошкодження феромагнет-

них елементів конструкцій за сигналами

магнетопружної акустичної емісії та про-

ведено їх метрологічне атестування.

Рис. 2. Комплект апаратури для збудження, відбору, реєстрації та обробки сигналів МАЕ

ЛІТЕРАТУРА

1. Національний стандарт України ДСТУ 4227–2003. Настанови щодо

проведення акустико-емісійного діагностування об’єктів підвищеної небезпеки/

Л. Лобанов, М. Новиков, А. Лебедєв, В. Скальський та ін. – Київ: Держспоживстан-

дарт України, 2003. – Чинний від 2003 – 12 – 01.

2. Кількісна оцінка стрибків Баркгаузена за сигналами магнето-акустич-

ної емісії/В.Р. Скальський, О.М. Сергієнко, В.Б. Михальчук, Р.І. Семегенівський//

Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2009. – №3. – С. 67 – 75.

3. Коефіцієнти інтенсивності напружень, спричинених магнетним полем у

феромагнетиках/О.Є. Андрейків, З.Т. Назарчук, В.Р. Скальський та ін.//Фіз.-хім.

механіка матеріалів. – 2008. – №3. – С. 130 – 132.

4. Скальский В.Р., Клим Б.П., Почапский Е.П. Расчет индукции, создава-

емого приставным электромагнитом сканера стационарного магнитного поля в

ферромагнетике//Дефектоскопия. – 2010. – №5. – С.14 – 24.

11


Використанням висококонцентрова-

ного джерела енергії, генератором якої

є швидкісне тертя, ця проста і водночас

перспективна технологія принципово

відрізняється від традиційних методів

хіміко-термічної обробки. Суть її полягає

в імпульсній дії великих енергій на порів-

няно малі об’єми металу. Кінематично

процес МІО аналогічний шліфувальним

операціям (рис.1).

При імпульсному легуванні у поверх-

невий шар матеріалу, з якого виготовле-

на деталь, завдяки швидкій дії високо-

концентрованої енергії, вводять хімічні

елементи. У зоні фрикційного контакту

на поверхні деталі відбувається висо-

кошвидкісна термопластична дефор-

мація, яка є каталізатором аномального

прискорення дифузії легувальних еле-

ментів із поверхні. При імпульсній дії

високих температур і тисків легування

здійснюється через втирання матеріа-

лу контртіла (інструменту) в поверхню

деталі або внаслідок деструкції ТС.

Насичення поверхні відбувається за

високих коефіцієнтів дифузії, а парамет-

ри – глибина насичення і концентрація

елементів дифузійної зони, регулюють

режимами обробки та присадками, які

вводять у ТС.

У зоні фрикційного контакту оброб-

люваної деталі і спеціального зміц-

нювального інструменту відбувається

інтенсивне нагрівання приповерхневих

шарів деталі зі швидкістю105–106 К/с з

одночасним пластичним деформуван-

ням і швидким охолодженням. Такі умови

дають змогу диспергувати структуру і

насичувати приповерхневі шари різни-

ми легувальними елементами, що пода-

ються із технологічних середовищ у зону

обробки. Зміна фізико-механічних влас-

тивостей приповерхневого шару металу

відбувається завдяки диспергуванню

структури до нанокристалічного стану

Високопродуктивна екологічно чиста технологія захисту деталей машин від зношування та корозії

В.І. КИРИЛІВ

Запропонована технологія базується на використанні механоімпульсної обробки металу (МDО) –

високоефективного методу підвищення ресурсу і покращення експлуатаційних властивостей деталей машин

шляхом диспергування структури до нанорозмірних параметрів (розмір зерна сягає 15–30 нм), зміни хімічного

складу поверхневим легуванням зі спеціальних полімерних технологічних середовищ (ТС) і термомеханічного

зміцнення приповерхневих шарів деталей машин без зміни структурного стану матричного матеріалу.

Така технологія поширюється на залізовуглецеві сплави.

Рис.1. Схема МІО циліндричних (а) і плоских (б) поверхонь: 1 – зміцнювальний інструмент; 2 – оброблювана деталь; 3 – технологічне середовищеУстановка для МІО циліндричних деталей

V1

VD

1

2

3

V1

VD

1

3

2

а

б

12


шляхом швидкісного термопластичного

деформування, зміни хімічного скла-

ду приповерхневого шару насиченням

легувальними елементами зі спеціаль-

них ТС та зміни структурно-фазового

стану, оскільки метал у зоні фрикційного

контакту нагрівається до температури,

вищої від точки фазових перетворень, і

охолоджується шляхом відведення тепла

в інструмент, деталь і ТС. У результаті

таких змін мікротвердість приповерхне-

вого шару на сталі 45 сягає 8–8,5 ГПа.

Зі збільшенням кількості вуглецю у сталі

мікротвердість підвищується до 12 ГПа.

У результаті обробки утворюється мар-

тенситно-аустенітна структура. Такі спе-

цифічні структури надають особливих

властивостей приповерхневим шарам,

що суттєво покращує експлуатаційні

властивості металовиробів. Товщина

зміцненого шару на сталях сягає 50–

800 мкм, шорсткість зміцненої поверхні

Ra=0,4–3,0 мкм. Глибину та мікротвер-

дість зміцненого приповерхневого шару,

а також шорсткість поверхні можна змі-

нювати режимами обробки.

Отримані поверхневі нанокристаліч-

ні структури мають нижчий (0,03–0,05)

коефіцієнт тертя ковзання порівняно з

гартованими сталями (0,16–0,18), висо-

ку зносостійкість, опір корозійно-ерозій-

ному руйнуванню і контактній втомі.

Використання МІО дає змогу не тіль-

ки підвищити зносостійкість сталі, а й

замінити леговані сталі вуглецевими

(рис.3).

Зносостійкість сталі визначали

за втратою маси за схемою кільце-

вкладка. В результаті МІО підвищи-

лася зносостійкість сталі 45 порівня-

но з гартованою і низьковідпущеною

сталлю ШХ15. Отже, МІО дає змогу

замінити дорогі леговані сталі вугле-

цевими з одночасним підвищенням

зносостійкості. Важливо відзначити,

що в результаті обробки підвищується

зносостійкість як зміцнених кілець, так

і незміцнених вкладок завдяки знижен-

ню коефіцієнта тертя.

Зміна хімічного складу приповер-

хневого шару дає змогу покращувати

корозійні властивості металу. Корозійні

властивості вивчали гравіметричним

методом. Насичення приповерхневих

шарів нікелем, бором і азотом підвищує

корозійну стійкість за глибинним показ-

ником (див. таблицю).

Визначальними при МІО є хімічний

склад і структурний стан матеріалу,

зміцнювальний інструмент, режими

оброблення і тип технологічного сере-

довища. Воно є одночасно дифузантом

і охолоджувальною рідиною. Простота

регулювання параметрів тиску, часу

Рис.2. Мікротвердість сталі 45 після МІО у мінеральній оливі (1), спеціальному ТС для навуглецювання (2) та обробленої спеціальним зміцнювальним інструментом для натирання міддю (3)

Рис.3. Кінетика зношування пари сталей ШХ15 (1) та сталь 45 (2-4) – сталь ШХ15 за тертя в оливно-абразивному середовищі кільця (а) і вкладки (б): 1 – гартування і низький відпуск; 2 – МІО в мінеральній оливі; 3 – МІО в ТС для навуглецювання; 4 – МІО з використанням інструменту для натирання міддю (v=0,9 м/c, Р=2 МПа; олива ТАП-30+0,1% мас. абразиву)

а

б

150

120

90

60

30

0

100

80

60

40

20

0

1

2

3

4

1

234

0 1 2 3 4 5 h ,أ

h ,أ

∆G F

, mg

∆G F

, mg

0 1 2 3 4 5

9

8

7

6

5

4

3

2

Hμ

, CPa

0 100 200 300 400 δ,μm

1 2

3

13


Матеріал ТС під час обробкиЧас випробування,

год

K•104,

мг/м2·рік

P,

мм/рік

Z,

%

Сталь 35

Шліфування

99

192

288

650

630

600

0,72

0,70

0,65

ТС

для навуглецювання99 780 0,86

ПМС–100 99 850 0,94

Тіосечовина 99 765 0,84

ПМС–100+15% мас. Ni 288 120 0,13 82

ПМС–100+15% мас. Cr 288 730 0,80

ПМС–100+8% мас. В 288 310 52

Сталь 45

Шліфування

99

192

288

780

710

700

0,87

0,79

0,77

ТС

для навуглецювання192 760 0,84

ПМС–100 192 570 0,63 20

10% розчин амінілу 288 330 0,36 53

фрикційного контакту, типу середовища

й інструменту і точний контроль за режи-

мами обробки забезпечують досягнення

потрібного результату.

Переваги МІОМ як методу модифі-

кування поверхонь такі:

легувальні елементи розчиня-

ються у твердому стані;

можлива швидка зміна хімічно-

го складу і структурного стану поверхні;

процеси зміцнення відбувають-

ся у приповерхневих шарах без зміни

матричної структури металу;

відсутня проблема адгезії.

У багатьох випадках МІО ефективно

замінює трудомісткі технології: хіміко-

термічну обробку, гартування струмами

високої частоти, поверхневе пластичне

деформування, плазмове напилення

тощо, забезпечуючи високу твердість

та низьку шорсткість поверхні, точність

геометричних параметрів виробів, що

дає змогу цілеспрямовано змінювати

їхні фізико-механічні характеристики.

●

●

●

●

Промислове застосування технології

МІО як кінцевої стадії обробки досить

перспективне для підвищення різальної

здатності деревообробного та паперорі-

зального інструменту, зміцнення дета-

лей, які працюють в умовах зношування,

циклічного навантаження і контактної

втоми.

Технологія МІО не потребує спе-

ціального унікального обладнання, у

більшості випадків її реалізують на

токарних, кругло- і плоскошліфуваль-

них верстатах при їх незначній модер-

нізації, а в окремих випадках – при

доукомплектуванні спеціальними при-

строями із автономним приводом. Тех-

нологія не потребує значних капітало-

вкладень.

Використання технології підвищує

ресурс роботи деталей машин у 2–3

рази при зростанні трудомісткості на

20–30%.

Економічного ефекту від впрова-

дження технології досягають завдяки:

підвищенню ресурсу роботи;

зниженню матеріальних і енер-

гетичних витрат;

зменшенню ремонтних витрат.

Технологія пройшла лабораторні

дослідження та дослідно-промислову

перевірку на підприємствах України,

захищена патентами України (№42154

«Спосіб отримання нанокристалічних

структур на поверхні деталей машин»

та №42155 «Інструмент для отримання

нанокристалічних структур високошвид-

кісним тертям») і її пропонують до вико-

ристання на підприємствах харчової,

машинобудівної, вугле- і нафтогазови-

добувної промисловості для зміцнення

втулок, валів, сідел і тарілок клапанів

помп, штоків гідроциліндрів, паль-

ців конвеєрів і компресорів, торцевих

поверхонь шестерень і розвантажуваль-

них кілець гідравлічних помп, робочих

поверхонь паперорізальних і деревооб-

робних ножів та інших циліндричних і

плоскогранних поверхонь.

●●

●

14


Застосування плазмоелектролітного оксидування для захисту легких сплавів

М.Д. КЛАПКІВ, к.т.н., ст.н.с.;

В.М. ПОСУВАЙЛО к.т.н. , н.с.

Оксидокерамічні РЕО-покриття

на сьогодні реалізовані на Al, Mg,

Ti, Zr, Ta та їхніх сплавах. Фахівці

встановили електрофізичні

параметри процесів в електролітах

різних класів, вивчили

кореляційну залежність між

напругою, густиною струму,

хімічним складом технологічних

електролітів та товщиною і

твердістю отримуваних покриттів.

Для деяких сплавів й електролітів

відома кінетична залежність

приросту товщини покриття в

часі, що дає змогу синтезувати

покриття заданої товщини. Рис.1. Взаємозв’язок між твердістю і відносною зносостійкістю різних матеріалів

Рис.2. Деталі та зразки з оксидокерамічними покриттями

600

500

400

300

200

100

05 10 15 20 25 30

Microhardness, GPa

Wea

r-re

sist

ance

, r.u

.

quartzsilicon

topaz corundumCT3

electrolytic Cr– WC+W2C

WC+W2CFe2BWC-Cu-Ni

FeB-Fe2BOxid

e-cera

mic

coatin

gs

15


Рис.3. Деталі роторного двигуна, сепаратора і газового лічильника з оксидокерамічними покриттями на алюмінієвих сплавах

Фізико-хімічною основою процесу плазмоелект-

ролітного оксидування є газофазні реакції в системі

метал-електроліт, які реалізовуються у плазмі іскрових

розрядних каналів при електричному пробої приелект-

родного проміжку і первинної природної оксидної плів-

ки. Температура плазми в електричних розрядах при

синтезі оксидокерамічних структур на Al, Mg, Zr сягає

(6–10)103 К.

Первинні оксиди утворюються при високих темпе-

ратурах і при охолодженні, коли затухає іскровий про-

бій, формуються у вигляді окси докерамічних шарів із

високим вмістом високотемпературних фаз. Наприклад,

залежно від марки (хімскладу) алюмінієвих сплавів

отримують оксидокерамічні шари з різним вмістом α-, γ-,

δ-, η-фаз, що визначає в подальшому їх функціональні

властивості, зокрема кількісний вміст α–фази визначає

твердість і зносостійкість цих шарів.

Конкретний вміст певних фаз регулюється не тіль-

ки хімічним складом сплавів, а й параметрами процесу.

За узагальненими даними, здебільшого на алюмінієвих

сплавах отримують покриття товщиною до 500 мкм із

мікротвердістю 12–25 ГПа; на магнієвих сплавах – тов-

щиною до 250 мкм із мікротвердістю 8–12 ГПа; на тита-

нових – 100 мкм і 6–10 ГПа; цирконієвих – 250 мкм і

8–12 ГПа. Оксидокерамічні ПЕО-покриття за критерієм

опірності зношуванню залежно від їхньої твердості

мають переваги над іншими зносостійкими матеріалами

(рис.1).

Корозійна стійкість оксидокерамічних покриттів, за

даними короткотривалих електрохімічних досліджень,

на 1–3 порядки вища порівняно з вихідними сплавами

(за винятком титанових). Окрім того, усі оксидокераміч-

ні покриття є діелектриками або напівпровідниками з

великою шириною забороненої зони і тому мають хоро-

ші ізоляційні властивості.

Характерною особливістю ПЕО-покриттів є залишко-

ва наскрізна пористість. У той час, як за умов граничного

тертя наявність пор може сприяти утримуванню мастила,

що зменшує коефіцієнт тертя і величину зношування, у

корозійних середовищах при довготривалій експлуатації

наскрізні пори можуть призводити до корозії основного

металу і відшарування покриттів.

Як видно з наведеного аналізу, за експлуатаційни-

ми властивостями оксидокерамічних шарів на Al, Mg,

Ti, Zr, Ta сплавах суттєву перевагу мають покриття на

основі Al2O

3. Напилення газотермічних покриттів з алю-

мінієвих сплавів на сплави магнію і титану з подальшою

ПЕО-обробкою дає змогу одержувати оксидокераміч-

ні покриття з властивостями на рівні ПЕО-покриттів на

сплавах алюмінію. Використання такого комплексного

підходу дає змогу створювати оксидокерамічні покриття

на інших сплавах, які не піддаються ПЕО-обробці, напри-

клад, на сталях і чавунах.

У Фізико-механічному інституті НАН України розроб-

лено технології створення зносо- і корозієстійких пок-

риттів на Al, Mg, Ti, Zr, Ta та їхніх сплавах, зокрема, на

паперопротяжних роликах, фіксувальних клинах турбо-

генераторів, лижних кріпленнях, деталях ниткопротяж-

них механізмів, деталях запірної арматури (рис. 2), дета-

лях роторного двигуна, сепараторах таблеток, немаг-

нітних деталях лічильників газу, тепла і води (рис. 3),

соплах плазмотронів, деталях поліграфічного обладнан-

ня тощо.

16


Відомо багато сучасних методів

інженерії поверхні титанових сплавів.

Серед них перспективними залишають-

ся дифузійні методи, які перед іншими

мають переваги у технологічності, а

також є екологічно чистими. Важливою

перевагою методу дифузійного наси-

чення є можливість забезпечити високу

адгезію покриття з матрицею через фор-

мування перехідного дифузійного шару.

Науковий підхід до реалізації термо-

дифузійного насичення передбачає тер-

модинамічну оцінку, розвиток модель-

них уявлень про дифузійні процеси, а

також експериментальне вивчення про-

цесів фазоутворення та газонасичення.

Використання такого підходу дає змогу

розробити технології інженерії повер-

хні шляхом формування покриттів на

основі як бінарних, так і потрійних спо-

лук втілення, які виявляють підвищений

відносно необробленого титану рівень

корозійних властивостей, зносотрив-

кості й механічних характеристик.

Сучасні тенденції розвитку інженерії

поверхні термодифузійним насиченням

пов’язані з формуванням покриттів на

основі потрійних сполук втілення (кар-

бонітридів, карбооксидів та оксиніт-

ридів). Це пов’язано з тим, що потрійні

сполуки вдало поєднують базові влас-

тивості та структуру бінарних сполук, а

в ділянці еквіатомних складів суттєво

перевищують їх.

У статті розгляномо загальні законо-

мірності формування на поверхні тита-

нових сплавів функціональних покрит-

тів на основі потрійних сполук втілення

(карбонітридів, карбооксидів) із газових

і твердофазних середовищ.

Карбонітрування. При дослідженні

закономірностей карбонітрування було

встановлено, що сформувати потрійну

сполуку у вуглецьазотовмісному середо-

вищі (з графіту в молекулярному азоті

технічної чистоти після операції його зне-

киснення) можна лише за високих тем-

ператур (понад 1000°С). За нижчих тем-

ператур відбувається нітридоутворення

(рис.1). Однак використання таких темпе-

ратур для титану є практично неприйнят-

ним, оскільки викликає погіршення бага-

тьох його механічних характеристик.

Для того щоб знизити температуру

карбонітридоутворення, було реалізо-

вано насичення з трикомпонентного

вуглецьазотокисневмісного середови-

ща (рис. 2). Кисень відіграє при цьому

важливу роль транспортера вуглецю до

поверхні титану. Було розроблено два

підходи до низькотемпературного кар-

бонітрування: «контактне», коли зразки

розташовують у графітовій засипці, та

«неконтактне», коли їх розташовують

над графітом. Обидва способи мають

особливі переваги, зокрема, контактне

дає змогу сформувати глибші з більшим

вмістом вуглецю шари, а неконтактне –

забезпечує вищу якість поверхні.

З метою наближення дифузійно-

го карбонітрування до промислових

умов було визначено інтервали тех-

нологічних параметрів (температура,

тривалість насичення, парціальні тиски

газових компонент (кисню й азоту)), в

межах яких за температур нижче полі-

морфного перетворення відбувається

утворення карбонітридної сполуки. Зок-

рема, тиск азоту повинен змінюватись

у межах 1–105 Па, а тиск кисню – від

10-3 до 102 Па. За таких умов утворен-

ня потрійної сполуки відбувається при

температурах 800–850°С. Дослідження

впливу тривалості насичення вияви-

ло зростання вмісту вуглецю у складі

карбонітриду з часом (рис. 3). Вико-

ристання кисневмісного насичуваль-

ного середовища при карбонітруванні

забезпечує вище зміцнення поверхні,

більшу глибину складових модифіко-

ваного шару (покриття і газонасиченої

зони) (рис.3).

Інженерія поверхні титанових сплавів термодифузійним насиченням

Олег ЯСЬКІВ,

Ірина ПОГРЕЛЮК

Титан і його сплави завдяки низькій питомій міцності, корозійній інертності й високій біосумісності широко

використовують в авіаційній, автомобільній, хімічній промисловості та медицині. Проте йому притаманна

висока схильність до схоплювання та значна корозія в агресивних середовищах.

Рис.1. Зміна фазового складу і сталої ґратки нітриду (карбонітриду) титану після карбонітрування у вуглецьазотовмісному середовищі

Рис. 2. Шляхи зниження температури карбонітрування титанових сплавів

Т

°С

1000

950

850

0,2700

0,2500

0,2400

0,2300

а, нм

ТіxСy

ТiN

ТiNx

Тi

Тi

Т1

Тi (N1C)

Т1(N)

Т1(N)Тi2N

Тi2N

�

Зниження температури карбонітрування

ТіСхNу

Кисневмісне вуглецьазотовмісне

середовище

Знекиснене вуглецьазотовмісне

середовище

Використання кисню, присутнього у складі

технічного азоту

Активація киснем графіту шляхом відпалу

на повітрі

�

ТіСхNу

17


Карбооксидування. Аналогічного

наукового підходу дотримувалися і при

розробці науково-технологічних основ

формування карбооксидних шарів тер-

модифузійним методом. При цьому,

зважаючи на ключову роль кисню у про-

цесах фазоутворення та газонасичення,

було встановлено інтервал парціального

тиску кисню ( ), за якого відбувається

утворення потрійної сполуки. Зокрема,

покриття на основі карбооксиду фор-

мується у діапазоні =10 2–102 Па. Збіль-

шення парціального тиску кисню за межі

цього діапазону викликає появу у складі

покриття поряд з карбооксидною сполу-

кою ще й оксидів (Ti5O9, Ti2O, Ti2O3) і

далі спричинює превалювання процесу

окислення і утворення покриття з рутилу.

Зміна температури і тривалості карбоок-

сидування за умови підтримки постійно-

го парціального тиску кисню у динаміч-

ному середовищі ддає змогу впливати

на вміст вуглецевої компоненти у складі

карбооксиду, а також на розміри складо-

вих модифікованого шару (рис.4).

Експлуатаційні властивості бага-

токомпонентних покриттів. Під час

дослідження захисних властивостей

багатокомпонентних шарів у висококон-

центрованих розчинах сірчаної кислоти

було встановлено роль складу потрійної

сполуки у забезпеченні антикорозійного

захисту. Показано, що найбільш ефек-

тивними щодо захисту від дії агресивно-

го середовища є потрійні сполуки складу

близького до еквіатомного. Порівняль-

на оцінка антикорозійної ефективності

багатокомпонетних покриттів та покрит-

тів на основі бінарних сполук (оксидних

та нітридних) виявила, що швидкість

корозії зразків з карбонітридним та кар-

бооксидним покриттями порівняно зі

зразками з однокомпонентними покрит-

тями на два порядки нижча.

Трибологічні властивості титану

ВТ1-0 з карбооксидними і карбоніт-

ридними покриттями оцінювалися при

терті у парі з бронзою БрАЖ9-4л при

використанні в якості мастила гідрорі-

дини АМГ10 при питомому тиску 2

МПа та порівнювалися з властивостя-

ми бінарних покриттів. Інтенсивність

зношування пар тертя у випадку бага-

токомпонентного насичення є найниж-

чою (рис.6). Причому мінімальні втра-

ти маси притаманні карбонітридному

покриттю. Дещо нижчу зносостійкість

забезпечує титану карбооксидування:

інтенсивність зношування пари тертя

з карбооксидною поверхнею майже

удвічі вища.

Отже новий підхід до інженерії

поверхні, який полягає у формуванні

регламентованого фазово-структурного

стану карбонітридних і карбооксидних

поверхневих шарів шляхом термоди-

фузійного насичення в ділянці темпера-

тур нижче поліморфного перетворення,

дає змогу найефективніше порівняно з

іншими способами дифузійного наси-

чення підвищувати зносо- і корозійну

тривкість титанових сплавів.

Рис. 3. Кінетичні закономірності зміни поверхневої мікротвердості (Н), товщини покриття (l1), глибини шару (l) та вмісту вуглецю у карбонітриді (х) при насиченні титану ВТ1-0 у вуглецьазотокисневмісному (пунктирна лінія) та вуглець-азотвмісному (суцільна лінія) середовищах за температури 850°С

Рис. 4. Температурно-кінетична схема карбооксидування титанових сплавів (динамічна розріджена атмосфера 1,3 Па)

Рис.6. Інтенсивності зношування титанового диска зі сплаву ВТ1-0 з термодифузійними покриттями (а) та бронзової колодки з БрАЖ9-4л (б)

Рис. 5. Залежність втрати маси карбонітридних і карбооксидних покриттів різного складу від тривалості витримки у 80% H2SO4

ТiCNa б

Тi2N

ТiCO

ТiO2

ТiCN

ТiCO

ТiO2

Тi2N

Інтенсивність зношування, г-0,0022 -0,0011 0 0,0011 0 0,05 0,1 0,15 0,2

950

900

850

Н0,

49, Г

Па

t, год

1 5 10

Т, °С

18

14

10

0 5 10 15 20

120

50

10

950 °C850 °C

H

h

ι

h, м

кмι, м

км

Ті

Ті

t, год

ТіО2

Ті (О)

ТіОy

ТіОx

ТіСx1О1-х1 ТіСx2О1-х2

х1<х2

hι

h

ι

ТіСxО1-х

Ті (О)

ТіСxО1-х

Ті (О)

ТіСxО1-х

1000

800

600

400

200

00 10 20 30 100 t, діб

1000

800

600

400

200

00 10 20 30 100 t, діб

∆m, г/м2

∆m, г/м2

Ті

ТіС0,36N0,64

ТіС0,38N0,62

ТіС0,41N0,59

ТіС0,49N0,51

ТіС0,26О0,74

ТіС0,46О0,54

ТіС0,65О0,35

ТіС0,54О0,46 ТіС0,52О0,48

Ті

ι*1ТiCH

0,5

0,3

0,1

5 10 15

120

ТіСхО1-х

Ті2N

Ті(N,С,О)

N2+О2

N2

τ

τ, год

ι1Тi(H,O,C)

ι*2 ι 2

ι*3 ι 3

ι*1< ι*

2 <ι*3 ι 1< ι 2 <ι 3

10

00 20

0

18

ι , мкм Н, ГПаN2+О2

N2

ι

ι1Н

18


За призначенням для

певного типу середовища

розрізняють кислотні, ней-

тральні, лужні, атмосферні

інгібітори.

За механізмом дії –

анодні, катодні, змішані.

За складом – органічні та

неорганічні.

Є величезна кількість

інгібіторів як індивідуальних

речовин, так і різноманітних

композицій, реалізованих

на принципах синергізму

(взаємопідсилення захисних

властивостей). Серед них є

речовини, які можуть галь-

мувати не лише корозію,

а й солевідкладення, біо-

корозію, наводнювання та

корозійно-механічне руйну-

вання металу тощо. Однак

на практиці застосовують

не так багато інгібіторів.

Це здебільшого композиції,

основою яких є дешеві від-

ходи хімічних виробництв,

або ж недорогі реагенти,

виготовлені з вітчизняної

сировини. Серед них варто

назвати українські інгібі-

тори сімейства «ХОСП»,

«ДОНБАС», «НАФТОХІМ»,

«ЧДТУ», «КОРСОЛ» тощо.

Найширше застосовують

інгібітор «ХОСП» – спільна

розробка Фізико-механіч-

ного інституту, Львівського

медуніверситету та Дніпро-

петровської металургійної

академії. За концентрації

1–2 г/л використовують у

широкому діапазоні темпе-

ратур у ваннах травлення

прутків, прокату тощо перед

протягуванням, нанесенням

гальвано- та лакофарбових

покриттів, при кислотних

промиваннях теплоенер-

гетичного обладнання. У

ваннах травлення інгібітор

утворює стійку піну, яка

запобігає випаровуванню

кислоти. Зауважено, що

після травлення в розчинах

сірчаної кислоти з додаван-

ням інгібітора «ХОСП-10»

знижуються втрати металу,

його наводнювання, покра-

щується геометрія поверхні,

зростає швидкість протягу-

вання через фільєри.

У складі промивних роз-

чинів на основі соляної кис-

лоти і сумішей НДК (низько-

молекулярних дикарбоно-

вих кислот) використовують

безпінну модифікацію інгібі-

тора «ХОСП». Розроблена

технологія промивань та

відповідні програми. Техно-

логія широко впровадже-

на для хімічного очищення

конденсаторів турбін, котлів

типу ДКВР, бойлерів тощо

(рис. 1).

Для кислотного очищення

від солей твердості та продук-

Нові інгібітори для захисту металів від корозії

З.В. СЛОБОДЯН, к.т.н., ст.н.с.

Dнгібіторний захист від корозії є одним із

найпростіших та достатньо ефективних засобів

гальмування корозійного руйнування металів.

Він не потребує додаткових капіталовкладень,

здійснюється на наявному обладнанні та забезпечує

зниження швидкості корозії на 90–95%. Захисні

концентрації інгібіторів зазвичай невисокі і

становлять, залежно від середовища та виду

корозійного руйнування, 10–2000 мг/л.

Рис.1. Об’єкти кислотно-інгібіторного очищення від солевідкладень та продуктів корозії: а – конденсатори турбін; б – котли; в – бойлери

а

б

в

19


тів корозії обладнання кондитерської та

харчової промисловостей, яке охолоджу-

ють водою, застосовують нетоксичний

інгібітор «ФМІ-У». З його використанням

повністю очищені від застарілих солевід-

кладень і продуктів корозії внутрішні

поверхні какаорозмелювальних машин,

млинів, шнеків тощо.

Інгібітори сімейства «КОРСОЛ»,

розроблені фахівцями Фізико-механічно-

го інституту, використовують у концент-

рації 40–200 мг/л у діапазоні температур

10–70°С для запобігання процесу корозії

та солевідкладення у водооборотних

системах. Інгібітори мають і біоцидну

дію стосовно динітрофікувальних, суль-

фатвідновлювальних та інших бактерій.

Окрім того, інгібітор поступово розчиняє

старі відкладення солей, покращуючи

тим самим гідродинамічні характеристи-

ки обладнання (рис. 2).

Інгібітор використовують для захис-

ту водооборотних циклів таких підпри-

ємств, як Сєвєродонецьке об’єднання

«Азот», ВАТ КФ «Світоч», Тульчинський

маслосирзавод, ВАТ «Прем’єр-Палас

готель» тощо. Контроль за якістю інгі-

бування здійснюють за контрольними

зразками-свідками (рис. 3). Ступінь

захисту від корозії та солевідкладення

становить 92–95%.

Рис.3. Поверхня зразків-свідків зі сталі 20 після випробувань протягом 1,5 місяця у водооборотній системі КФ «Світоч»: а – в конденсаторі; б – на виході води з повітряного компресора; в – з додаванням інгібітора «КОРСОЛ-2»

Рис.2. Трубка теплообмінника до (а) та після (б) кислотно-інгібіторного очищення

а б в

а б

20


СУЧАСНІ ЛАКОФАРБОВІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ПРОТИКОРОЗІЙНОГО ЗАХИСТУ

Враховуючи значні потреби в капі-

тальному ремонті газо- і нафтопроводів,

в Україні широко застосовують поліуре-

танові, поліепоксидні та кремнійорганіч-

ні покриття одноразового нанесення

(без органічних розчинників) із терміном

служби 25–30 років.

Вихідні двокомпонентні композиції є

в’язкими, текучими при 20°С або розплав-

леними при 60–70°С, наповненими лако-

фарбовими матеріалами без органічних

розчинників. Їх наносять установками без-

повітряного розпилення типу «Вільгельм

Вагнер» (Німеччина), призначеними для

продуктів такого типу. Внаслідок високої

початкової в’язкості і швидкого структуру-

вання композиції рівномірно закріпляють-

ся на сталевій поверхні, утворюючи шари

покриттів товщиною 0,8–2,2 мм.

Для протикорозійної ізоляції над-

земних ділянок магістральних газо- чи

нафтопроводів, резервуарів і мета-

локонструкцій застосовують системи

сучасних лакофарбових матеріалів на

органічних розчинниках. З українських

виробників поліуретанових лакофарбо-

вих матеріалів пріоритетні позиції займає

ТОВ НВП «Лаурит» (Харків), що випус-

кає антикорозійну ґрунтівку УР-099,

поліуретановий лак УР-298, алюмінієву

поліуретанову емаль УР-698, алкідно-

уретанову емаль АУ-199, антистатичну

поліуретанову емаль УР-599 тощо. Їх

успішно використовують для захис-

ту зовнішньої та внутрішньої поверхні

резервуарів нафти і нафтопродуктів та

металоконструкцій у ВАТ «Укртрансна-

фта» й інших підприємствах нафтогазо-

вого комплексу України.

Зовнішні та внутрішні поверхні

сталевих резервуарів для зберігання

нафти і нафтопродуктів захищають

безпосередньо на об’єктах сучасними

системами стійких до дії нафти і бен-

зину лакофарбових покриттів, здебіль-

шого, на поліепоксидній і поліурета-

новій основі. Однією з вимог пожежної

безпеки до внутрішніх покриттів є їхня

струмопровідність. Необхідно також

відзначити особливо складні корозійні

умови експлуатації внутрішніх повер-

хонь днищ резервуарів. Окрім нафти

чи нафтопродуктів, на них діють донна

вода, а також шлами з корозійноактив-

ними солями, сірководнем і мікроор-

ганізмами. Також внутрішні покриття

резервуарів повинні бути стійкими у

процесі пропарювання й очищення до

дії перегрітої водяної пари, змивних

розчинів тощо.

В.-Д. Шульц у своїй роботі «Методи

забезпечення від корозії сталевих конс-

трукцій згідно з вимогами Євросоюзу»

(«Ochrona przed korozja», Польща, №6

за 2000 рік) констатував, що за вимога-

ми стандарту DIN EN ISO 12944-5 мета-

локонструкції в атмосферних умовах

необхідно захищати системами сучас-

них покриттів. Перший ґрунтувальний

шар товщиною 60–100 мкм (рідше

120–160 мкм) на поліепоксидній, полі-

уретановій, поліакриловій та інших осно-

вах повинен містити дрібнодисперсний

цинковий пил або сполуки цинку. Подіб-

ні лакофарбові матеріали на органічних

розчинниках без цинку використову-

ють як 2–3 покривні шари товщиною

100–160 мкм, а тонкошарові поліуре-

тани і модифіковані поліакрилати – як

фінішні шари.

Для додаткового захисту сталевих

трубопроводів і конструкцій від впливу

агресивних середовищ застосовують

комбіновану металізаційно-полімерну

ізоляцію. Її отримують, використову-

ючи напилення на очищені поверхні

металізаційних покриттів і подаль-

ше нанесення просочувально-захис-

них лакофарбових шарів. Позитивні

результати забезпечує застосування

цинкнаповненого засобу «Зінга» фірми

«Зінгаметал БВБА» (Бельгія) для захис-

ту від корозії поверхні резервуарів для

зберігання нафти і нафтопродуктів та

металоконструкцій. Ефективними в

протикорозійному захисті металоконс-

трукцій є також системи покриттів з цин-

кнаповнених ґрунтів типу «Нормацинк

СЕ» і поліуретанового покривного шару

«Нормадур 65 ГШС» або «Хардтоп АС»

виробництва компанії «Йотун Пейнтс

АС» (Фінляндія), ТзОВ ТПК «Терра»

(Дніпропетровськ). Вона забезпечує

нанесення на поверхню резервуарів

для нафти і нафтопродуктів та мета-

локонструкції протикорозійної системи

«цинкнаповнений ґрунт «Цинотан» –

поліуретанове покриття «По-літон УР»

сумарною товщиною 250–300 мкм.

Комплексне вирішення матеріалознавчих, технологічних та апаратурних проблем протикорозійного захисту трубопроводів, резервуарів і металоконструкцій

В.І. МАРУХА, Я.А. СЕРЕДНИЦЬКИЙ

(ДПІЦ «Техно-Ресурс» НАН України)

21


ТЕХНОЛОГІЧНІ ТА АПАРАТУРНІ АСПЕКТИ ПРОТИКОРОЗІЙНОГО ЗАХИСТУ

Відомо, що для забез-

печення належної якості

фарбування сталевих повер-

хонь магістральних газо- і

нафтопроводів, сталевих

труб, резервуарів і метало-

конструкцій із них необхідно

повністю видалити іржу та

окалину, очистити до мета-

левого блиску й надати їм

необхідної шорсткості. У всіх

випадках підготовку повер-

хонь здійснюють шрото- або

піскоструминним способами

до ступеня Sа 21/2-3 згідно з

ISO 8501-1988. Очисні робо-

ти виконують безпосередньо

на виробничих майданчиках

(у багатьох випадках – без

припинення роботи вказаних

об’єктів).

Фахівці ДПІЦ «Техно-

Ресурс» НАН України, напри-

клад, здійснюють очищення

зовнішніх чи внутрішніх повер-

хонь трубопроводів терморе-

активною абразивною уста-

новкою власної розробки, що

забезпечує повне вигоряння

і видалення старих лакофар-

бових покриттів, нафтових

смол, забруднень тощо. При

цьому досягають ступеня чис-

тоти поверхні SA 21/2-3 згідно з

ISO 8501-1988 при шорсткості

поверхні 25–100 мкм. Продук-

тивність установки 20–25 м2/

год. За необхідності захисту

зовнішньої поверхні заповне-

них нафтою чи нафтопродук-

тами резервуарів, зважаючи

на вимоги протипожежної

безпеки, ефективним є вико-

ристання установки гідроаб-

разивного очищення продук-

тивністю 15–20 м2/год.

На очищені сталеві повер-

хні газо- чи нафтопроводів,

резервуарів і металоконструк-

цій за допомогою установок

безповітряного розпилення

наносять індивідуальні лако-

фарбові покриття без розчин-

ників або їх системи на роз-

чинниках. Системи сучасних

лакофарбових матеріалів на

органічних розчинниках нано-

сять на очищені до вищевка-

заного рівня сталеві поверхні

стандартними установками

безповітряного розпилення.

В основному, використову-

ють поліуретанові та полі-

епоксидні ґрунтувальні й по-

кривні композиції з високим

сухим залишком або звичай-

ні матеріали на органічних

розчинниках. Товщина нане-

сених покриттів змінюється

в діапазоні 100–200 мкм при

одно- або двостадійному

нанесенні.

За необхідності здійсню-

ють також металізацію стале-

вих поверхонь цинком, алю-

мінієм або їх сплавами, а потім

наносять захисні лакофарбові

шари. Ізоляція відповідає

чинній в Україні нормативній

документації, зокрема, ГОСТ

В 28569-90 «Засоби збері-

гання і транспортування світ-

лих нафтопродуктів» і СНіП

2.03.11-85 «Захист будівель-

них конструкцій від корозії».

Ізоляцію зовнішніх поверхонь

резервуарів формують 2 або

3 шари покриттів. Це, най-

частіше, ґрунтувальні та пок-

ривні шари на органічних роз-

чинниках на поліепоксидній,

поліуретано-вій або поліалкід-

ній основах. Як фінішні шари

накладають світлостійкі поліу-

ретанові фарби.

За минуле десятиліття

в Україні виконано значний

обсяг робіт із захисту від

корозії сучасними лакофар-

бовими матеріалами газо- та

нафтопропроводів, сталевих

труб і резервуарів для нафти

і нафтопродуктів. Це, насам-

перед, транзитні магістральні

газопроводи типу «Уренгой –

Ужгород», нафтопроводи

«Дружба» і «Одеса – Броди»,

а також резервуари міст-

кістю 20 тис. м3 терміналу

«Південний» під Одесою;

20 і 75 тис. м3 на нафтопере-

качувальній станції «Броди»,

резервуарні парки на нафто-

переробних заводах, нафто-

базах тощо.

На базі Фізико-механічно-

го інституту ім. Г.В. Карпенка

НАН України та ДПІЦ «Техно-

Ресурс» НАН України ство-

рено пересувні комплекси на

шасі вантажних автомобілів

для діагностики, ремонту

та протикорозійного захис-

ту уражених корозією ста-

левих конструкцій і споруд.

Комплекси укомплектовано

діагностичними приладами

для оцінювання стану покрит-

тя і ступеня корозії, очисним

обладнанням (термопіско-

струминні установки), устат-

куванням для металізаційно-

го напилення й апаратурою

для безповітряного нанесен-

ня в’язких і розбавлених роз-

чинниками лакофарбових

матеріалів.

Створення комплексів на

пересувній платформі дає

змогу підвищити оператив-

ність і забезпечити автоном-

ність виконання всіх необ-

хідних операцій для якісно-

го очищення та нанесення

захисних покриттів.

22


ОБҐРУНТУВАННЯ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ КОНСТРУКЦІЙ ВЕЛИКОГАБАРИТНОГО ОБЛАДНАННЯ ПІСЛЯ ЇХ ТРИВАЛОЇ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Проблема оцінювання ресурсу вели-

когабаритних і відповідальних метало-

конструкцій, які експлуатують у складних

температурно-силових умовах у середо-

вищах, насичуваних воднем (парогони

високого і середнього тиску ТЕС, реак-

тори гідрокрекінгу нафти, труби печей

риформінгу тощо), займає чільне місце

під час планування термінів проведення

обстежень для забезпечення надійності

їх експлуатації та прогнозування залиш-

кової довговічності.

Важливою проблемою забезпечення

надійності функціонування енергоблоків

ТЕС за умов вимушеної експлуатації в

маневреному режимі є створення про-

стих інженерних методів оцінювання

реального технічного стану тривало екс-

плуатованого металу. Моральне і фізич-

не зношування теплоенергетичного

устаткування ставить проблему оціню-

вання ресурсу (у тому числі й залишково-

го) та пошук шляхів його продовження в

перелік ключових завдань для забезпе-

чення енергетичної незалежності Украї-

ни. Основою вирішення такого завдання

є коректне оцінювання стану деградова-

ного металу з урахуванням технологіч-

них чинників, які призводять до деграда-

ції. Адже внаслідок тривалої експлуатації

великогабаритних конструкцій, зокрема

головних парогонів ТЕС, відбувається

деградація металу, яка проявляється

втратою властивостей, що забезпечува-

ли розрахунковий ресурс конструкцій на

початку їх експлуатації. Причому залеж-

но від тривалості й періодичності впливу

технологічних чинників ступінь дегра-

дації металу може істотно відрізнятися.

Серед чинників, вплив яких особливо

Прогнозування можливості подальшої експлуатації деградованих сталей трубопроводів ТЕС

О.З. СТУДЕНТ, д.т.н.,

Г. М. НИКИФОРЧИН, д.т.н.

23


гостро спостерігається останнім часом,

є призупинення технологічного проце-

су, яке інтенсифікує деградацію металу

парогонів у середовищах, насичуваних

воднем. Для врахування їхнього впливу

співробітники Фізико-механічного інсти-

туту ім. Г. В. Карпенка НАН України за

участі фахівців ДП «Львівське конструк-

торське бюро» розробили методику, яка

дає змогу впродовж відносно короткого

проміжку часу (кілька місяців) змоделю-

вати в лабораторних умовах деградацію

сталей, якої в експлуатаційних умовах

досягають упродовж десятків років.

Методика, що полягає у швидкісному

термоциклуванні лабораторних зразків

у середовищі газоподібного водню від

робочої для парогонів температури до

кімнатної, дала змогу обґрунтувати кри-

тичний рівень деградації металу і стала

першим етапом розробки підходу до оці-

нювання технічного стану металу трива-

ло експлуатованих парогонів. Зокрема,

показано, що термоциклування у водні

інтенсифікує деградацію сталі 12Х1МФ.

На цій основі зроблено припущення, що

в експлуатаційних умовах, коли також

відбувається насичення сталі воднем,

її деградація має визначатися не лише

тривалістю експлуатації, а й кількістю

призупинень технологічного процесу.

Адже під час експлуатації блоки ТЕС

періодично зупиняють для планових

обстежень парогонів. Окрім того, поде-

куди виникають не передбачені регла-

ментом експлуатації ситуації, що су-

проводжуються вимушеним призупи-

ненням технологічного процесу. Внаслі-

док нагрівання й охолодження в елемен-

тах конструкцій виникають додаткові

термічні напруження, які, додаючись

до напружень від внутрішнього тиску,

можуть сягати критичного рівня. Окрім

того, за тривалої високотемператур-

ної експлуатації відбувається зміна

мікроструктури металу та погіршення

його властивостей. Отже, стадії заро-

дження тріщин передує досить тривала

стадія деградації структури і властиво-

стей металу. Їх виникнення пов’язують

також і з водневою деградацією металу

внаслідок шкідливого локального впли-

ву розчиненого в ньому водню. Зміна

структури металу внаслідок його дегра-

дації контролюється дифузійними про-

цесами, швидкість яких зростає з підви-

щенням температури. На інтенсивність

дифузійних процесів впливають також

і напруження. Зокрема, концентрація

водню в зоні об’ємного напруженого

стану в околі вершини тріщини істотно

перевищує середній для металу рівень.

Окрім того, розчинений у металі водень

пришвидшує дифузійні процеси.

Отже, зміна мікроструктури металу

у процесі тривалої високотемпературної

експлуатації може пришвидшуватися

під впливом і напружень розтягу, і наси-

чення металу воднем. При цьому ско-

рочується стадія деградації металу і, як

наслідок, – загальна довговічність.

На прикладі сталі 12Х1МФ експери-

ментально обґрунтована правомірність

моделювання деградації в лабораторних

умовах за методикою, розробленою у

ФМІ НАН України. Разом із тим, введен-

ня запропонованого підходу для широ-

кого використання в енергетиці немож-

ливе без ширшої апробації. Останнє

зреалізували на сталі 15Х1М1Ф, дегра-

дованій під час експлуатації на головно-

му парогоні блоків ТЕС.

Зразки для механічних випробувань

вирізали з труб діаметром 325 мм і тов-

щиною стінки 60 мм з ощаднолегованої

теплостійкої сталі 15Х1М1Ф у вихідному

стані та після деградації в експлуата-

ційних умовах. Зразки у вихідному стані

вирізали з труб запасу після термічно-

го оброблення труби виробником, а в

деградованому – з вертикальних діля-

нок головних парогонів, які експлуату-

вали на різних блоках ТЕС за однакових

температурно-силових умов експлуа-

тації (температура ~540°С і тиск пари

~24 МПа), але впродовж різного часу та

за різної кількості призупинень техноло-

гічного процесу.

Проаналізувавши протоколи екс-

плуатації блоків ТЕС, для досліджень

вибрали сталь 15Х1М1Ф із двох блоків,

які за практично однакової номіналь-

ної тривалості експлуатації (близько

2•105 год) максимально відрізнялися за

загальною кількістю планових і виму-

шених зупинок. Отже, відмінності за

властивостями можна було пов’язати

лише з різною кількістю призупинень

технологічного процесу під час експлу-

атації.

Окрім того, паралельно досліджу-

вали іншу теплостійку сталь 12Х1МФ,

яку також широко використовують для

виготовлення промислових парогонів на

підприємствах теплоенергетики. Відо-

мо, що технічний стан експлуатованої

на парогоні ТЕС сталі залежить від номі-

нальної тривалості експлуатації. Вплив

призупинень технологічного процесу на

її роботоздатність раніше не брали до

уваги.

Для оцінювання технічного стану

деградованого металу використано

один із параметрів механіки руйнування.

Як показали експериментальні дослі-

дження теплостійких сталей 15Х1М1Ф

та 12Х1МФ у вихідному стані та після різ-

ної тривалості експлуатації, саме ефек-

тивний поріг циклічної тріщиностійкості

(ЦТ) відзначається однозначністю зміни

внаслідок деградації металу та високою

чутливістю до зміни його стану.

На основі проведених експери-

ментальних досліджень розроблено

методичний підхід для оцінювання

технічного стану металу парогонів і

обґрунтування можливості їх подаль-

шої безпечної експлуатації.

24


Результати металографічних дослі-

джень показали, що структурні показ-

ники стану металу віддзеркалюють його

рівень водневої деградації. Технічний

стан експлуатованого металу визнача-

ють такі чинники, як стабільність його

структури, котра, своєю чергою, зале-

жить від швидкості перебігу процесу

дифузійного перерозподілу вуглецю й

елементів легування.

Тривала експлуатація парогінних труб

зі сталі 12Х1МФ за високої температури,

перш за все, змінила морфологію, розмі-

ри, кількість і, відповідно, розподіл кар-

бідів, що, безперечно, впливає на опір

деформуванню при повзучості деградо-

ваної сталі та є джерелом виникнення

мікропорожнин. Адже відомо, що високий

відпуск на заключному етапі термооб-

роблення теплостійких сталей не забез-

печує утворення рівноважної структури.

Тому під час тривалої експлуатації навіть

за температури, нижчої від температури

відпуску, можливий перерозподіл еле-

ментів легування та вуглецю у твердому

розчині з виділенням нових карбідів. Ком-

плекс складних процесів перерозподілу

карбідних складових під час експлуатації

сталі впливає на міцність феритної мат-

риці. Під час експлуатації вона спочатку

зміцнюється (мікротвердість при цьому

зростає до 1860 МПа), а потім знеміц-

нюється (мікротвердість знижується до

1700 МПа).

У процесі виконання роботи також

досліджували структурні зміни сталі

15Х1М1Ф після експлуатації у діамет-

ральному перерізі труб упоперек їхньої

стінки (від зовнішньої до внутрішньої

поверхні).

За результатами дослідження

мікроструктури сталі 15Х1М1Ф, експлуа-

тованої на парогонах, перерозподіл вуг-

лецю виявили на всіх рівнях діаметраль-

ного перерізу труби. У шарах, прилеглих

до зовнішньої та внутрішньої поверхонь

експлуатованої труби, травленням не

домоглися виявлення меж зерен фери-

ту як таких, і лише за розташуванням

досить великих карбідів (1–1,5 мкм)

можна було судити про можливе місце

їхнього розташування.

Аналізуючи отримані результати,

дійшли висновку, що максимальну

трансформацію структури у приповер-

хневих шарах труби можна розглядати

як доказ впливу на цей процес значних

термічних напружень, котрі супроводжу-

ють призупинення і запуск технологічно-

го процесу на ТЕС. Адже саме у припо-

верхневих шарах труби вони досягають

максимального рівня. Під час охоло-

дження (призупинення технологічного

процесу) максимальні напруження роз-

тягу виникають біля внутрішньої, а під

час нагрівання (його запускання) – біля

зовнішньої поверхні труби.

Дуже важлива також роль водню.

Потрапляючи в метал із високотем-

пературного робочого середовища

(пари), мігруючи й осідаючи на струк-

турних дефектах, він створює додаткові

напруження розтягування на мікро- і

макрорівнях у їхньому околі та не лише

інтенсифікує структурні перетворення, а

й полегшує декогезію вздовж меж роз-

ділення фаз (карбід, або сульфід – мат-

риця).

Отже, водень, а також високий

градієнт термічних напружень упоперек

стінки труби під час призупинень, інтен-

сифікуючи дифузію елементів втілення

і заміщення, сприяють перерозподілові

вуглецю й елементів легування у матри-

ці та пришвидшують виділення і коагу-

ляцію карбідів з утворенням ланцюжків

із них уздовж меж зерен.

Як результат – практично чверть

перерізу стінки труби після експлуатації

має феритну структуру з великими кар-

бідами, що загрожує непрогнозованим

руйнуванням через, по-перше, декогезії

на межі розділення фаз під дією тер-

мічних напружень, а, по-друге, через

полегшення злиття утворених мікропо-

рожнин через розтріскування перетинок

між ними під дією водню, для якого такі

порожнини є пастками. Потрапляючи в

них, він молізується і може створювати

високий тиск, який додатково сприятиме

руйнуванню перетинок між порожнина-

ми, а, отже, полегшуватиме руйнування.

На основі проведених механічних

випробувань на циклічну тріщиностій-

кість двох основних теплостійких ста-

лей (12Х1МФ та 15Х1М1Ф) побудова-

но базові діаграми, використовуючи

які, можна оцінювати їхній технічний

стан на будь-якому етапі експлуатації

без вирізання металу з парогонів для

виготовлення зразків для механічних

досліджень. Для цього достатньо про-

аналізувати дані з історії експлуатації

металу на реальному об’єкті (а саме,

номінальну тривалість експлуатації за

експлуатаційних умов, кількість виму-

шених і сумарну кількість призупинень

технологічного процесу) та, вираху-

вавши ефективну тривалість експлу-

атації металу, скористатися базовими

залежностями. Залежно від того, яким

буде розрахункове значення ефектив-

ної тривалості експлуатації металу,

приймають рішення про можливість чи

неможливість подальшої експлуатації

аналізованого конструкційного елемен-

та. При цьому враховується інтенсифі-

кація деградації металу під впливом і

абсорбованого ним водню, і перепадів

температур під час призупинень техно-

логічного процесу.

Розроблену методику пропону-

ють до впровадження усім зацікав-

леним підприємствам і організаціям,

які експлуатують парогони високого

та середнього тиску, а також корпуси

реакторів гідрокрекінгу нафти, труби

печей риформінгу тощо.

25


26


МЕТОДИ І ПРИЛАДИ ДЛЯ ПОШУКУ МІСЦЬ КОРОЗІЇ ТА ОБСТЕЖЕНЬ ПІДЗЕМНИХ ТРУБОПРОВОДІВ І СПОРУД

У результаті копітких наукових дослі-

джень створено методи і прилади для

контролю та діагностичного обстеження

стану захисту від корозії підземних метале-

вих трубопроводів, які можна використову-

вати для пошуку й визначення координат

кабелів і захованих під покриттями стру-

мопровідних комунікацій та пов’язаних

із ними металевих споруд, неруйнівного

контролю стану протикорозійного захисту,

виявлення місць корозії.

Фахівці розробили методику без-

контактних вимірювань струмів для

обстеження підземних трубопроводів

та методи визначення параметрів

стану протикорозійного захисту під-

земних трубопроводів і металевих

споруд.

Для реалізації цих методів створе-

но:

апаратуру БИТ-3, БИТ-К2,

УГРИ, БИТ-КВ для безконтактних

вимірювань струмів, визначення місця

і глибини залягання підземних трубо-

проводів;

генератори сигналів одночас-

тотні ГПН-320, ГПН-280, ГЗН, ГІВ,

ГЗС та двочастотні типу ГЗН-Д2-90 для

обстежень за відсутності діючих устано-

вок катодного захисту (СКЗ) або у міс-

цях із високим рівнем електромагнітних

завад;

портативний комплект ВОЗ

для вимірювань опору заземлення та

питомого опору ґрунту, захищений від

впливу блукаючих струмів;

оригінальний пристрій для ви-

значення напрямку струму СКЗ у під-

●

●

●

●

земному сталевому трубопроводі безко-

нтактним методом;

індикаторні пристрої ІЕП для

пошуку місця пошкодження (обри-

ву) підземного кабелю, захованого

ізольованого електричного проводу

тощо;

блок відбору і накопичення

вимірювальної інформації для аналі-

зу форми аналогових сигналів (БОНІ-

ФАС);

вольтметри цифрові ВП-1, ВП-

2 для електрометричних контактних

обстежень підземних металевих спо-

руд, контролю потенціалів поляриза-

ції, спеціальний ВПП для вимірювання

поляризаційного потенціалу з вилучен-

ням омічної складової;

пристрій ПЗНН для захисту від

корозії підземних металевих споруд у

зоні впливу наведеної напруги від ліній

електропередач та інших сторонніх дже-

рел;

прилад МГВ для регулярних

вимірювань глибини електричних потен-

ціалів і залягання підземного трубопро-

воду;

●

●

●

●

●

Сучасна технологія та засоби контролю корозії підземних трубопроводів і споруд

Р.М. ДЖАЛА,

Б.Я. ВЕРБЕНЕЦЬ

Фахівці одного з підрозділів

Фізико-механічного інституту НАН

України розробили безконтактний

електромагнітний метод

контролю стану протикорозійного

захисту підземних металевих

трубопроводів (визначення

параметрів ізоляції,

електрохімічного захисту, пошук

місць корозії) та створили низку

приладів: портативні ОРТ, ОРТ+В

для визначення розміщення

струмопроводів і контролю

катодного захисту, апаратуру типу

БDТ-КВП та її модифікацію БВС для

безконтактних вимірювань струмів,

визначення перехідного опору і

пошкоджень захисних покриттів,

портативні вимірювачі електричних

напруг і потенціалів ВП, які

використовують підприємства

як в Україні, так і за кордоном

для діагностичних обстежень

магістральних газо-, нафто-,

водопроводів та інших захованих

струмопровідних комунікацій,

підземних трубопровідних мереж.

27


портативний ОРТ для безкон-

тактного пошуку, визначення місцезна-

ходження, осі, напрямку й оцінювання

глибини залягання підземних трубо-

проводів та інших захованих струмопро-

відних комунікацій. Їхнє розташування

визначають за сигналами індикатора

при поворотах чи переміщеннях ОРТ.

Прилад захищений від впливу ліній

електропередач і перешкод промисло-

вої частоти, надійно працює на трасах

підземних трубопроводів у зоні дії СКЗ

(або генератора струму) без під’єднань

до труби чи землі, незалежно від стану

поверхні ґрунту (сухі чи вологі породи,

пісок, асфальт, сніг тощо);

портативний ОРТ+В (додатко-

во містить цифровий вольтметр для кон-

тролю електричної поляризації). Прилад

скомпонований у малогабаритному кор-

пусі без додаткових антен, навушників,

простий у керуванні.

ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНА СИСТЕМА ДІАГНОСТИЧНИХ ОБСТЕЖЕНЬ ПІДЗЕМНИХ ТРУБОПРОВОДІВ

Безконтактні вимірювачі струму БIТ-

КВП та нова модифікація БВС призна-

чені для неруйнiвного контролю iзоляцiї

й електрохiмiчного захисту вiд корозiї

підземних газо-, нафто-, водопроводiв,

захованих комунiкацiй при їх обстежен-

нях, ремонті й експлуатації.

БИТ-КВП дає змогу без під’єднань до

труби і землі вимірювати електричний

струм, що проходить трубопроводом,

i визначати місце, напрямок i глибину

залягання труби. Результати вимірю-

вань записують в електронну пам’ять і

через інтерфейс передають у комп’ютер

для опрацювання і документування.

Апаратура працює у зоні дії станції

катодного захисту (СКЗ або генерато-

ра струму) незалежно від стану повер-

хні землі (сухі чи вологі ґрунти, пісок,

асфальт тощо). Це дає змогу оперативно

●

●

оцінювати втрати струму СКЗ на різних

нитках і ділянках трубопроводів, стан

ізоляційних покриттів, складові пере-

хідного опору труба-земля, виявляти

дефекти ізоляції і ймовірні місця корозії

з метою передбачення i запобігання

пошкодженням труб, підвищення надій-

ності i продовження термінів експлуата-

ції дорогих трубопровідних систем.

БИТ-КВП чи БВС у комплекті з ПК і

ВП-2 чи ОРТ+В2 становлять апаратур-

ну частину електромагнітної інформа-

ційно-вимірювальної системи ЕМ ІВС

для обстежень стану протикорозійного

захисту підземних трубопроводів мето-

дом безконтактних вимірювань струмів

із раціональним використанням контак-

тної електрометрії.

Новизна розробок захищена

авторськими свідоцтвами і патентами.

Технологія і засоби розроблені з ура-

хуванням практичних потреб і реальних

умов. Прилади виготовлено на замов-

лення і передано в експлуатацію УМГ

«Львівтрансгаз» ДК «Укртрансгаз»,

ВОМН «Дружба» і Придніпровські магіс-

тральні трубопроводи, ГПУ «Львівгаз-

видобування», іншим установам НАК

«Нафтогаз України» та підприємства,

що експлуатують чи обстежують під-

земні трубопроводи. Завдяки високій

захищеності від електромагнітних пере-

шкод прилади успішно використовують

як у польових умовах, так і в населених

пунктах, приміщеннях, на території під-

приємств.

Розробниками налагоджено виго-

товлення приладів, гарантійне і післяга-

рантійне обслуговування.

Фахівці інституту розроблять мето-

дику вимірювань із урахуванням умов

і вимог замовника, нададуть усі необ-

хідні консультації, проведуть навчання

операторів, демонстраційні та експе-

риментальні обстеження трубопроводів

тощо.

Рис.3. Комплект апаратури БИТ-КВП для безконтактних вимірювань струмів, визначення місця і глибини залягання трубопроводів (із вольтметром, пам’яттю, інтерфейсом)

Рис.1. Портативний OРT+В для визначення місця ПТ, струмопроводу і контролю потенціалу ЕХЗ

Рис.2. МГВ-06 для визначення місця, вимірювання глибини залягання ПТ та електричного потенціалу для контролю електрохімічного захисту

Рис.4. Безконтактний вимірювач струмів БВС та глибини залягання ПТ з пам’яттю й інтерфейсом

28


Збірні заздалегідь напру-

жені залізобетонні конструкції

армують високоміцною, тер-

мозміцненою арматурою класів

А500, А800, А1000. Механічні

характеристики такої армату-

ри підвищують надійність при

зниженні металоємності самих

конструкцій. Однак термоме-

ханічне зміцнення високоміцної

сталі має суттєвий виробни-

чий недолік – вона практично

не зварюється, тобто зварні

з’єднання такої сталі мають

низьку міцність і не задоволь-

няють експлуатаційних вимог.

При проектуванні та виготов-

ленні залізобетонних конструк-

цій, балок, мостів, бетонних

опор ЛЕП довжиною 12 м і біль-

ше виникає проблема з’єднання

арматурних стрижнів.

Запропоновано та запатен-

товано новий спосіб з’єднання

арматурних стрижнів сталевою

втулкою. Розроблено мето-

дичні рекомендації, які регла-

ментують технологічний про-

цес з’єднання термозміцнених

арматурних стрижнів Ø12,14 мм,

класу А600, А800, А1000 обтис-

кною втулкою при виготовлен-

ні довгомірних залізобетонних

конструкцій.

Для реалізації запропонова-

ного способу з’єднання арма-

турних стрижнів обтискною

втулкою розроблено технічну

документацію та виготовлено

переносний пристрій (рис.1).

Пристрій для з’єднання

стрижнів арматури періодично-

го профілю складається з кар-

каса, до якого входить, верхня

(1) та нижня (2) опорні плити,

які зв’язані між собою за допо-

могою чотирьох колон (3). У

середині каркаса розміщений

силовий гідроциліндр (4), шток

якого (5) входить у робочу голо-

вку (6), приєднану до верхньої

опорної плити. До торця штока

закріплений нижній пуансон

(7), розміщений у спеціальному

пазу, який забезпечує попереч-

не деформування з’єднувальної

втулки (9). Із протилежного

боку головки (6) закріплений

нерухомий пуансон (8).

Пристрій працює таким

чином. Виймають верхній пуан-

сон (8) із робочої головки (6),

пересуваючи його вздовж паза

у верхній її частині. Встанов-

люють кінці стрижнів армату-

ри (11) у сталеву втулку (9) із

перехідною вставкою (10) і цен-

трують таким чином, щоб лінія

роз’єму стрижнів збігалася з

серединою втулки, та орієн-

тують у радіальному напрям-

ку. Потім через паз у робочій

головці встановлюють втулку з

арматурою на нижньому пуан-

соні (7). Повертають у вихідне

положення верхній пуансон (8)

і фіксують на втулці (9). Після

цього вмикають силову уста-

новку. Поршень гідроциліндра

(4) передає зусилля на шток

(5), унаслідок чого пуансон (7)

притискає втулку (9) до пуан-

сона (8). При цьому сталева

втулка деформується – запов-

нює міжреберний простір на

з’єднувальних стрижнях арма-

тури періодичного профілю

(10). Величину зусилля обтис-

кування контролюють мано-

метром насосної станції сило-

вої установки, шкала якого

попередньо тарифікована на

відповідність прикладеному

зусиллю. На мобільній установ-

ці з’єднали арматурні стрижні,

які в подальшому використа-

ли для виготовлення балкових

зразків.

Нові методи з’єднання термозміцнених арматурних стрижнів обтискною втулкою

Я.Л. ІВАНИЦЬКИЙ,

І.А. ВЕРГУН

Рис. 1. Пристрій для з’єднання арматурних стрижнів:а) – загальний вигляд мобільної установки; б) – конструктивна схема: 1 – верхня опорна плита; 2 – нижня опорна плита; 3 – опорні колони; 4 – силовий гідроциліндр; 5 – шток силового гідроциліндра; 6 – робоча головка; 7 – нижній пуансон; 8 – верхній пуансон; 9 – стальна втулка; 10 – арматурні стрижні.

а

6 8 9 10 7 1 5 3 4 2

б

29


ДОСЛІДЖЕННЯ МІЦНОСТІ З’ЄДНАННЯ АРМАТУРНИХ СТРИЖНІВ

Із метою перевірки з’єднань запро-

понованим способом для забезпечення

надійної роботи були проведені порів-

няльні дослідження, які передбачали

випробування на статичну та втомну

міцність з’єднань із термозміцнених

арматурних стрижнів, виконані різними

способами.

Аналізуючи дані експерименту із ви-

значення механічних характеристик для

різних способів з’єднань арматурного

прокату періодичного профілю, можна

зробити висновок, що з’єднання арма-

тури виконане за допомогою обтискан-

ня сталевою відпаленою втулкою обтис-

нутою гладким пуансоном, дає надійне

зчеплення, міцність якого співмірна міц-

ності суцільної арматури.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВТОМНОЇ МІЦНОСТІВипробування на втомну міцність

здійснюють при циклічному розтягуван-

ні зразків. У армованих залізобетонних

балках найслабшою ланкою є, як прави-

ло, місце з’єднання арматури. Зокрема,

втомна міцність зварного з’єднання тер-

момеханічно зміцненої арматури зни-

жується до 50% міцності суцільної арма-

тури, що призводить до значного підви-

щення металомісткості конструкцій при

забезпеченні вимог надійності. Згідно із

чинними нормативними документами,

оцінювання втомної міцності матеріалу

або виробу здійснюють за допомогою

діаграм втоми (криві Велера), які є базо-

вою характеристикою опірності матеріа-

лу втомному руйнуванню.

Проведено експериментальні дослі-

дження із визначення втомної міцності

зразків виготовлених різними спосо-

бами з’єднання стрижнів арматурного

прокату періодичного профілю класу

А500С, номінального діаметра dH=15

мм, а саме:

зі суцільної арматури;

з’єднання арматури зварним

стиковим швом;

●●

з’єднання арматурних стрижнів

сталевою відпаленою втулкою.

Розміри зразків відповідали вимо-

гам ДСТУ 3760-98. Експериментальні

дослідження на втомну міцність прово-

дили при таких параметрах навантажен-

ня:

максимальне напруження цик-

лу – σmax

= 0,5σb,

де, σb – межа міцності мате-ріалу;

коефіцієнт асиметрії циклу

– R=0,33(σmax

/σb);

частота навантаження –

f=10 Гц;

базове число циклів наванта-

ження – N=2•106 циклів.

Використовуючи дані експерименту,

побудували діаграми втоми (рис. 2).

Аналіз результатів, поданих на рис. 2,

показує, що найвища довговічність при

базовій кількості циклів навантажен-

ня N=2•106 спостерігається у зразків

зі суцільної арматури, для якого межа

втоми σR=315 МПа. Межа втоми для

арматурного з’єднання за допомогою

відпаленої сталевої втулки, обтиснутої

профільним пуансоном, знижується до

5%. Для стикового зварного з’єднання

арматури межа втоми становить при-

близно 50% її значення для суцільної

арматури.

Довговічність зварних з’єднань для

високоміцної арматури стиковим швом

становить ≈60% величини втомної

міцності суцільного стрижня такого ж

класу.

З’єднання арматурних стрижнів

обтискною відпаленою сталевою втул-

кою знижує межу втоми σR на 4–8%, що

незначно вплине на загальну довговіч-

ність залізобетонних конструкцій.

Напівнатурні втомні випробування

балкових зразків. Конструкцію дослід-

них балок та схему армування пода-

но на рис. 3. Каркас залізобетонних

балок складається з робочої арматури

(1) Ø12 або Ø14 мм класу 500С, довжи-

ною 2080 мм.

Перед виготовленням балок забез-

●

●

●

●

●

печували попередній натяг робочої

арматури, з’єднаної за допомогою від-

палених сталевих втулок. За величиною

деформації і значенням модуля Юнга

для арматурного стрижня і втулки при

їх випробуванні визначали напруження

як в окремих елементах, так і у з’єднанні

загалом.

Періодично вимірюючи величину

деформацій на заданій базі арматурно-

го стрижня і втулки при максимальному

і мінімальному навантаженні, а також

врахувавши напруження у стрижні або

втулці від попереднього натягу, сумарні

напруження визначали за формулою:

,

де σp – напруження від попередньо-

го натягу; εі – деформація арматурного

стрижня або втулки; Е – модуль Юнга

матеріалу стрижня або втулки.

Результати досліджень показують,

що до появи тріщин (у межах 700 тис.

циклів навантажень) у бетоні напружен-

ня в арматурному стрижні, а також у

втулці приблизно одинакові. З появою

тріщин у бетоні зі збільшенням кількості

циклів навантаження напруження в

арматурному стрижні зростає порівняно

з напруженням у втулці.

На основі проведених напівнатурних

досліджень бетонних балкових зразків,

армованих арматурними стрижнями,

які з’єднані обтискною втулкою, дове-

дено, що їхня довговічність практично

така ж, як і балок зі суцільноармовани-

ми стрижнями.

Рис. 2. Діаграми втоми зразків із різними способами з’єднання арматури: 1 – суцільна арматура; 2 – арматура з’єднана відпаленою сталевою втулкою за допомогою гладкого пуансона; 3 – арматура, з’єднана стиковим зварним швом

Рис. 3. Конструкція залізобетонної балки: 1 – робоча арматура; 2 – конструктивна поперечна арматура

1

2

3

σ, МПа

lgN

400

350

300

250

200

104 105 106 107

1

2

1 2

100

200

30

2100

15

15

100 100 100 100 100 100 100

σсум.

= σр + ε

і • Е

і

30


Процес дає змогу зварювати шви

без перегрівання кореня, виконувати

паяння без виникнення бризок, а також

створювати зварні з’єднання, які рані-

ше були доступні тільки в обмеженому

обсязі або взагалі неможливі. Характер-

ним для «Cold Metal Transfer» є дискрет-

не вкладання тепла у зварний стик за

схемою «гаряче–холодно».

Реалізовано технологію СМТ завдя-

ки залученню процесу подавання дроту

в керування процесами зварювання

чи наплавлення. Фахівцями «Fronius

International» у процесі розробки новітньої

технології та комплекту обладнання для

зварювання МIG/МАG в автоматичному чи

ручному режимі з використанням процесу

СМТ запатентували одразу кілька ноу-хау:

• уперше рух дроту бере безпо-

середню участь у керуванні процесом.

Цифрове регулювання – ось перша важ-

лива відмінність від традиційного зварю-

вання короткою дугою;

• друга відмінність полягає у пере-

несенні зварювального матеріалу прак-

тично без зростання величини струму

зварювання. Дріт просувається вперед,

а коли відбувається коротке замикання,

він автоматично переміщається назад.

Завдяки цьому сама дуга на фазі горін-

ня віддає тепло тільки протягом дуже

короткого часу. Таким чином тепловий

вплив мінімізують (гаряче – холодно,

гаряче – холодно…);

• третя важлива відмінність –

зворотний рух дроту підтримує відриван-

ня крапель під час короткого замикання.

Коротке замикання контролюється, а

струм короткого замикання втримується

на низькому рівні. Результат: перенесен-

ня металу без виникнення бризок. Точне

відривання крапель гарантує, що після

кожного короткого замикання розплав-

ляється практично однакова кількість

присадного матеріалу.

У сукупності перелічені переваги

дають змогу виконувати роботи, які до

цього могли бути здійснені зі значно біль-

шими витратами: зварювання й паяння

без виникнення бризок, з’єднання сталі

з алюмінієм, зварювання тонкостінних

труб чи листового металу товщиною від

0,3 мм, включаючи стикові шви, напри-

клад, без підкладного кільця тощо.

Окрім зварювання і паяння із незнач-

ним тепловкладенням, технологія СМТ

має ще одну безперечну перевагу – це

стабільна дуга. Під час традиційного зва-

рювання МSG поверхня виробу й швид-

кість зварювання можуть впливати на

стабільність дуги. При зварюванні СМТ

визначення й налаштування довжини

дуги виконуються механічно. Це озна-

чає, що дуга залишається стабільною,

незалежно від особливостей поверхні

виробу чи темпу виконання зварюван-

ня. Тобто зварювальний процес можна

використовувати скрізь і в будь-якому

просторовому положенні.

Для реалізації процесу СМТ на

практиці «Fronius International» дове-

лося розробити нові компоненти систе-

ми. Змінилася й технологія подавання

дроту. Було використано конструкцію

із двома приводами, причому передній

переміщає дріт уперед і назад зі швид-

кістю до 90 разів за секунду (для при-

кладу – «SyncroPuls» тільки до 5 разів),

а задній – підштовхує дріт. Обома

приводами керує цифровий модуль.

Передній привід не має редуктора, але

оснащений динамічним серводвигуном

змінного струму, що забезпечує точне

подавання дроту й постійне притискне

зусилля.

Така конструкція дає змогу

від’єднувати шланговий пакет пальника

від приводного модуля, що при виконан-

ні зварювання пришвидшує його заміну,

бо не потребує додаткового позиціону-

вання інструмента у системі координат

(TCP, Tool Center_Point).

Холодне перенесення металу («Cold Metal Transfer») у технологіях зварювання від «Fronius International»

Ю.І. ТАЛАБКО, ТОВ «Фроніус Україна»

Перші повідомлення про «холодне»

перенесення металу («Cold Metal

Transfer» – CMT) з’явилися

в 2005 р., після довгих років

інтенсивних досліджень на фірмі

«Fronius». Процес СМТ особливо

ефективний для з’єднання

матеріалів при заниженому

тепловкладенні. Він швидко

завоював визнання, а разом

із ним – і нові сфери застосування.

31


Окрім того, між двома приводами

встановлений спеціальний дротовий

буфер, що їх роз’єднує і створює додат-

ковий простір для розташування дроту.

Завдяки цьому забезпечують рух дроту

без особливих зусиль. Спрощено також

процес заміни напрямного каналу в дро-

товому буфері, що створює додаткові

переваги при виконанні зварних робіт.

Процес «Cold Metal Transfer» уже

випробувано й широко використовують

у роботизованих системах зварювання,

проте епоха його застосування в ручно-

му зварюванні тільки починається.

Завдяки мінімальному тепловкла-

денню в основний метал, відсутності

бризкоутворення і можливості зварю-

вання металів із широким діапазоном

зазорів, метод СМТ застосовують у

багатьох технологічних процесах.

Розглянемо один із них – СМТ-

наплавлення.

Наплавлення є одним із найпоши-

реніших і найефективніших способів

відновлення зношених і надання особ-

ливих властивостей новим деталям.

Нанесення на поверхню необхідної

кількості шарів металу, що має певний

хімічниий склад і механічні властивості,

забезпечує високу стійкість виробу до

різних видів зношування. Технологія

наплавлення часто передбачає вико-

ристання буферних і проміжних шарів,

попереднього і супутнього підігрівання

тощо.

Традиційне наплавлення методом

MIG/MAG здійснюють суцільними або

порошковими дротами у середовищі

захисних газів, найпоширенішими з яких

є вуглекислий газ (СО2) і газова суміш

аргону з вуглекислим газом (Аr+СО2).

Наплавлювальні роботи здійснюють у

режимах із малим значенням сили стру-

му, а отже, відбувається великокрап-

линне перенесення металу з коротким

замиканням.

Технологія наплавлення з вико-

ристанням процесу СМТ справді уні-

кальна. Її унікальність полягає в можли-

вості наплавлення з мінімальним розчи-

ненням наплавленим шаром основного

металу. Тобто необхідну якість наплав-

леного шару забезпечують усього за 1–

2 проходи замість 2–3 при традиційних

методах. Що менше тепловкладення, то

менше розчинення або перемішування

з основним металом, а отже, то нижчий

вміст фериту у верхньому наплавлено-

му шарі. Таким чином, завдяки техноло-

гії «холодного» перенесення, вдається

заощадити цілий шар, а це означає не

лише скорочення часу наплавлення, а

й значне зниження витрати присадного

металу.

Порівняно зі стандартним наплав-

ленням MIG/MAG, процес СМТ має

низку переваг:

• отримання вже у першому шарі

наплавленого металу, що практично не

потребує подальшої механічної обробки,

завдяки мізерному розчиненню і перемі-

шуванню з металом основи;

• підвищення продуктивності

приблизно на 30%;

• можливість використання

для наплавлення сталей доступнішого

захисного газу СО2 практично без роз-

бризкування;

• зменшення деформації завдя-

ки низькому тепловкладенню;

• можливість використання всіх

відомих присадних матеріалів і захисних

газів, які використовують при наплав-

ленні MIG/MAG;

• суттєва економія електроенергії;

• відтворюваність результатів

при серійному і масовому виробництві.

Уже зараз технологію СМТ успішно

застосовують для наплавлення верти-

кальних трубних решіток, радіальних

труб котлів, внутрішніх поверхонь вен-

телів, поверхонь роторів тощо.

32


Сучасні технології наплавлення

дають змогу протягом року окупити

витрати завдяки економії на придбанні

запасних частин і змінного устаткуван-

ня, завдяки збільшенню терміну служби

деталей, скороченню простоїв устатку-

вання тощо. До ресурсоощадних рено-

ваційних технологій належить і наплав-

лення порошковим дротом, використан-

ня якого –високопродуктивний процес,

при якому забезпечують високу якість

наплавленого металу, технологічну

гнучкість процесу, підвищення ресурсу

наплавлених деталей, зниження витрат

на експлуатацію устаткування.

ТОВ «ТМ.ВЕЛТЕК» випускає широ-

кий спектр порошкових дротів, які не

поступаються за технічними характе-

ристиками зарубіжним аналогам. При

їхньому виробництві реалізовано підхід

до системи управління якістю згідно зі

стандартами серії ISO 9000. Розроблені

технічні умови і сертифіковано понад

60 марок порошкових дротів. УКРСЕП-

РО видало підприємству сертифікат

на систему управління якістю в частині

відповідності її вимогам ДСТУ 130 9001-

2001 (150 9001:2000, IDT).

Спеціалісти із багаторічним досвідом

роботи пропонують технології віднов-

лення та поверхневого зміцнення важ-

конавантажених деталей, які працюють

в умовах зношування тертям, а також

при значних знакозмінних статичних і

динамічних навантаженнях та поєднанні

цих чинників із використанням порошко-

вих дротів власного виробництва.

Пресове устаткування, відновлене

або зміцнене за технологією, розроб-

леною фахівцями підприємства з вико-

ристанням спеціально розроблених

порошкових дротів власного виготов-

лення (марки «Велтек-Н420»), успіш-

но працює на таких відомих підпри-

ємствах, як «НВЕ» (Південна Корея),

«AUBERT&DUVAL» (Франція), «Нижньо-

дніпровський трубний завод», «Хар-

цизький трубний завод», «Нижньо-

тагільський металургійний комбінат»,

«Новокраматорський машинобудівний

завод» тощо.

Порошкові дроти «Велтек-Н410» і

«Велтек-Н420», впроваджені на ЗАТ

«Дніпропрес» (м. Дніпропетровськ) для

наплавлення великогабаритних плун-

жерів гідропресів діаметром від 500 до

1000 мм і завдовжки від 1000 до 7000

мм зі сталей 35, 40Х, 45 і 40X13, успішно

конкурують з аналогічними розробками

провідних світових виробників.

Найпоширеніший спосіб зміцнення

роликів МНЛЗ у процесі їх виготовлення

та ремонту – наплавлення порошковим

дротом під флюсом, у захисному газі

та відкритою дугою. Порошкові дроти

«Велтек-Н470» діаметром 2,4–3,6 мм і

«Велтек-Н470С» діаметром 2,0–2,4 мм

застосовують при виготовленні та від-

новному наплавленні роликів МНЛЗ.

Вони не поступаються зарубіжним

аналогам таких провідних світових

виробників, як «ЕSАВ» (Tubrodur ОК

15.73), «Welding Alloys» (4142ММ-S

НС), «Weldclad» (WLDC-3M2L, WLDC-

3M2H) тощо і забезпечують легке

відокремлення шлаку, якісну поверхню

наплавленого металу, відсутність пор і

тріщин.

ТОВ «ТМ.ВЕЛТЕК» спільно з підпри-

ємством ЗАТ «Відновлення» впровадили

на Виксунському металургійному ком-

бінаті технологію ремонту правильних

роликів із застосуванням багатошаро-

вого наплавлення, яке забезпечує твер-

дість робочого шару в межах 62–65НRС.

Сучасні зварювальні матеріали від ТОВ «ТМ.ВЕЛТЕК»

А.А. ГОЛЯКЕВИЧ,

В.М. УПИР, ТОВ «ТМ.ВЕЛТЕК»

Впровадження технологій відновлення та зміцнення деталей

наплавленням має широкі перспективи і при правильному виборі

обладнання й матеріалів практично відразу забезпечує віддачу.

33


Для наплавлення правильних роликів зі сталей 45,

9X1 розроблено порошковий дріт «Велтек-Н550М»

діаметром 2,0 мм у поєднанні з флюсами АН20 та

АН26П.

На сьогодні, враховуючи економічні негаразди

в гірничовидобувній промисловості, надзвичайно

актуальним є завдання виготовлення і капітального

ремонту гірничо-шахтного устаткування.

Широко застосовують для капітального ремон-

ту кріплень вітчизняного і зарубіжного вироб-

ництва порошковий дріт «Велтек-Н425» діамет-

ром 2,0 фахівці ЗАТ «НВП Спецвуглемаш» (м.

Горлівка), наплавляючи ним циліндричні робочі

поверхні стійок-домкратів діаметром 60–300 мм.

Використання цієї марки дроту забезпечує високу

якість наплавлення з мінімальним припуском на

механічну обробку.

Новокраматорський машинобудівний завод вико-

нує наплавлення ножів гарячого різання сортових

МНЛЗ із застосуванням порошкового дроту «Вел-

тек-Н565» і «Велтек-Н480НТ» діаметром 1,2–1,6 мм

у захисному середовищі С02. Характеристики

наплавленого металу збережені на рівні дроту UTP

AF DUR650. Твердість наплавленого металу після

відпуску становить 56–60 НRС.

Фахівцям відомо, що високомарганцевиста сталь

110Г13Л погано зварюється. Оптимальні металур-

гійні рішення знайшли фахівці ТОВ «ТМ.ВЕЛТЕК» у

спеціально розроблених для заварювання литва зі

сталі 110Г13Л і зварювання різнорідних з’єднань цієї

сталі зі сталлю 20ГСЛ порошкових дротах «Велтек-

Н200» і «Велтек-210».

За участі фахівців Криворізького центрально-

го рудоремонтного заводу гірничого обладнання

(КЦРЗ) підприємством розроблено нові газозахисні

порошкові дроти. Для заварювання дефектів литва

сталі 110Г13Л розроблено порошковий дріт «ВЕЛ-

ТЕК-Н220У» діаметром 2,0–2,4 мм, що забезпечує

одержання високомарганцевистого наплавленого

металу з високою стабільністю аустеніту.

Окрім переліченого, ТОВ «ТМ.ВЕЛТЕК» пропо-

нує власну технологію і комплект обладнання для

відновлення кранових коліс. Зношування робочої

поверхні коліс кранів відбувається в умовах контак-

тної втоми і сухого тертя, посиленого абразивною

дією. Ефективною технологією є наплавлення під

флюсом (див. №28 нашого видання від 05.07.2010

р.). Фахівці ТОВ «ТМ.ВЕЛТЕК» запропонували до

впровадження порошкові дроти власного виготов-

лення «ВЕЛТЕК-НЗООРМ» і «ВЕЛТЕК-Н350РМ» із

легуванням наплавленого металу, аналогічні дротам

суцільного перерізу НП-ЗОХГСА і НП-18Х1Г1М, які

традиційно застосовують для цієї операції. Проте, на

відміну від наплавлення суцільними дротами, у разі

використання порошкових – наплавлений метал має

дрібнодисперсну структуру, що обумовлює вищий

ресурс роботи наплавлених коліс.

Маючи великий досвід у виготовленні та впрова-

дженні порошкових дротів для відновлення і повер-

хневого зміцнення деталей металургійного й іншого

важконавантаженого обладнання, фахівці ТОВ «ТМ.

ВЕЛТЕК» розроблять порошкові дроти на ваше

замовлення, допоможуть із впровадженням і викона-

ють авторський нагляд у процесі експлуатації.

34


Суть процесу СВС, відкритого у

1967 році, така: в суміші порошків різ-

них хімічних речовин точково ініціюють

реакцію синтезу, під час перебігу якої

виділяється тепло, що нагріває сусідні

більш холодні шари речовини і також

спричиняє в них реакцію. Отримуємо

процес, що самопоширюється: хімічна

реакція протікає у вузькій зоні (фронті),

що переміщується по речовині з пев-

ною швидкістю, яка залежить від вве-

дених у суміш компонентів. Для таких

процесів потрібні дуже високі темпера-

тури, близькі до температур плавлення

речовин, що беруть участь у реакції. Але

перевага полягає в тому, що ця висока

температура створюється в самій сис-

темі. Реакції СВС супроводжуються

яскравим світінням. Такий процес учені

вважають різновидом горіння і вивчають

у межах теорії горіння, а продукти реак-

цій досліджують матеріалознавці. Отже,

ця сучасна галузь, як і багато інших,

перебуває на стику наук – хімічної фізи-

ки і матеріалознавства.

Схематично реакцію СВС можна

подати так:

паливо + окислювач = продукт

реакції + тепловий ефект.

Як паливо використовують, напри-

клад, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та,

Mo, W тощо, окислювач – С, В, Si,

N2, H

2, O

2, S, Se тощо, продукти реакції –

карбіди, бориди, силіциди, нітриди й інші

сполуки.

На сьогодні, за наявної інформації,

найширше у промисловсті на території

України застосовують такі технології

з використанням явища СВС: виго-

товлення порошків; спікання пористих

матеріалів, газотранспортні СВС-по-

криття.

Сучасний стан технологій СВ-синтезу

О.В. ПИЛИПЧЕНКО, к.т.н.;

М.Й. БУРДА,

Д.Л. ЛУЦАК

У сучасному тлумаченні самопоширюваний високотемпературний синтез (СВС) – це різновид горіння, під час

якого утворюються цінні в практичному сенсі тверді матеріали. Це – нова ефективна технологія, котрій властиві

висока технологічна продуктивність, використання хімічної енергії реагентів, спрощення високотемпературного

устаткування, можливість вирішити різноманітні технологічні завдання. В деяких випадках методом СВС

одночасно одержують і матеріал, і виріб із нього.

35


Серйозних успіхів у розробленні та застосуванні СВС-тех-

нологій було досягнуто міжгалузевим науково-виробничим

центром «Епсілон ЛТД» (м. Івано-Франківськ), що працює на

українському ринку з 1992 року. На підприємстві розроблено

та впроваджено унікальну технологію виробництва надтвер-

дих зносостійких наплавлювальних матеріалів СВС-класу у

вигляді порошкових електродів і стрічки.

У випадку зварювання із використанням цих матеріалів

локальну реакцію СВС ініціюють за допомогою зварю-

вальної дуги, внаслідок чого у шихті порошкового елек-

трода утворюється хвиля твердофазного горіння з висо-

кою температурою, яка поширюється вздовж порошкової

суміші зі синтезом твердосплавних сполук. Ці сполуки

переносяться у наплавлений шар, надаючи йому висо-

кої твердості та зносостійкості. Таким чином, на відміну

від традиційних матеріалів для наплавлення, де тверді

хімічні сполуки наявні в готовому вигляді, у матеріалах

СВС-класу їх синтезують в електроді безпосередньо у

процесі наплавлення з вихідних компонентів, які додають

до шихти.

Також спеціалісти НВЦ «Епсілон ЛТД» розробили сучасний

композиційний зносостійкий матеріал і технологію його отри-

мання із застосуванням явища СВС. Він характеризується

надзвичайно високими показниками зносостійкості та різаль-

ної здатності й виготовляється у вигляді компактних вставок

циліндричної форми в металевій оболонці. У вказаному ком-

позиційному матеріалі як армувальну фазу використовують

такі надтверді складові у вигляді зерен, як синтетичні алмази,

карбід бору, карбід вольфраму. Матеріал утворюється завдя-

ки змочуванню зерен металевою зв’язкою. Він є інтерметалі-

дам, синтезований у результаті СВС та додатково легований

карбідами і боридами титану.

Переваги від використання матеріалів, отриманих у

процесі СВ-синтезу, такі:

висока твердість і зносостійкість. Наплавлювані

матеріали СВС-класу, розроблені на базі МНВЦ «Епсілон

ЛТД», є мікрокомпозитами, де розмір твердої фази (карбіди

та бориди d-перехідних металів) у межах 2–10 мкм і зіставний

з розміром частинок абразиву. Це дає змогу таким матеріа-

лам успішно працювати в умовах абразивного руйнування.

Традиційні наплавлювані матеріали типу «сормайт»

(електроди Т590, Т620), які є, по суті, зносостійкими спла-

вами, мають суттєві недоліки, а саме:

– недостатню твердість (50–60 HRC);

– невисоку зносостійкість і значний термічний вплив на

поверхню, котру наплавляють, та перемішування з основним

металом унаслідок концентрації всієї потужності наплавлю-

вальної дуги на стрижні електрода. Електроди СВС-класу

дають змогу отримати захисне покриття з твердістю 63–70

HRC, зносостійкість якого при терті по жорсткозакріпленому

●

абразиву в 1,2–1,5 разу перевищує зносостійкість твердих

сплавів типу ВК і ацетиленового наплавлення стрічковим

релітом (карбідом вольфраму) і в 2,5–3,5 разу – зносостійкість

електродів типу «сормайт»;

технологічна простота і висока продуктивність. Зміц-

нення здійснюється методом електродугового наплавлення

з використанням серійного зварювального обладнання типу

ВДУ, ВДГ, стандартних пристроїв і електродних тримачів

тощо.

Цей наплавлюваний матеріал можна виготовляти як у виг-

ляді порошкових електродів завдовжки 400 мм для ручного

електродугового наплавлення, так і у вигляді стрічки з попе-

речним перерізом 8х3 мм для механізованих способів наплав-

лення. Для використання стрічки придатні будь-які моделі

серійних зварювально-наплавлювальних автоматів (типу

А1416) після незначної доробки вузла подавання електрода

та спеціальні напівавтомати типу “Орбіта-НП”, розроблені спе-

ціалістами ТзОВ МНВЦ «Епсілон ЛТД»;

помірні ціни та доступність. Оскільки при вироб-

ництві матеріалів СВС-класу не використовують вольфрам,

їхня ціна є зіставною з вартістю традиційних безвольфрамо-

вих матеріалів для наплавлення (типу Т590, Т620 та прутко-

вого сормайту) і на порядок нижчою від вартості матеріалів

на основі карбіду вольфраму, а для їх нанесення не потрібні

жодні додаткові матеріали (кисень, карбід кальцію, захисний

газ, флюс тощо).

Зміцнення робочих поверхонь нових деталей шляхом

електродугового наплавлення зносостійкого покриття тов-

щиною від 2 до 6 мм матеріалами високої та надвисокої

твердості виробництва ТзОВ МНВЦ «Епсілон ЛТД» дає змогу

збільшити їхній ресурс у 3–8 разів залежно від умов експлу-

атації та товщини покриття. Наплавлення здійснюють на всі

типи сталей, у т.ч. нержавіючі, а також на чавунні поверхні

після наплавлення перехідного шару (для матеріалів СВС)

або безпосередньо (для матеріалів типу «сормайт»). Робо-

ти можна виконувати як на ремонтній базі замовника, так

і на площах міжгалузевого науково-виробничого центру.

Поверхні, що потребують зміцнення, – деталі енергетичного,

шахтарського і гірничорудного обладнання, цегляного вироб-

ництва, робочі колеса шламових насосів, млинових вентиля-

торів, труби пульпопроводів, інструменти і деталі землерий-

ної техніки тощо (стаття «Метали. Технології & Обладнання»,

№12 від 16.03.2009 р.).

Оскільки підприємство є одним із небагатьох на теренах

Західного регіону України, що спеціалізується на відновлен-

ні обладнання, його спеціалісти освоїли інші відомі технології

відновлення, зварювання і зміцнення для вирішення проблем

на підприємствах цього регіону.

Пропонуємо тривалу і надійну співпрацю.

●

●

Рис. 1. Вставки із композиційного матеріалу СВС-класу для армування бурового інструменту

Рис. 2. Фрагмент диска для шліфування каменю (робочі елементи з композиційного матеріалу СВС-класу)

36


У технологічному процесі нанесен-

ня цинкового покриття фахівці цин-

ковні використовують лише найкращі

матеріали та хімікати провідних євро-

пейських виробників. Разом із цинком

використовують алюміній та нікель, що

надає естетично привабливого вигля-

ду виробу та покращує антикорозійні

властивості покриття. Лінія гарячо-

го цинкування обладнана системами

фільтрації, очищення та відповідає

усім українським і європейським вимо-

гам екології, охорони довкілля й техні-

ки безпеки.

Виробництво відповідає вимогам

українських систем якості та до кінця

2010 року буде сертифіковане на від-

повідність європейській системі менедж-

менту якості ISO9001-2001. Також плану-

ють впровадження європейської системи

екологічного менеджменту ISO14000.

Поштовхом для будівництва такого

заводу у Стрию послужило його зруч-

не географічне розташування та пер-

спективність виробництва, оскільки

завод, окрім іншого, надає можливість

підприємствам Західного регіону Украї-

ни експортувати оцинковані метало-

конструкції за кордон. До відкриття

«Першої Української Цинковні» це було

неможливим, оскільки транспортування

великогабаритних металоконструкцій у

Східний регіон (де виконувалися роботи

з гарячого цинкування) призводило до

їхнього значного здорожчання.

Стрийський завод – поки що єдине

підприємство у Західному регіоні Украї-

ни, що надає послуги з гарячого цинку-

вання великогабаритних виробів.

Цинковня виконує роботи для по-

треб дорожнього будівництва, енергети-

ки, зв’язку, промислового та приватного

будівництва, міської інфраструктури. Це

огородження доріг, металоконструкції

мостів, стовпи освітлення, вежі мобіль-

ного зв’язку, опори ЛЕП, каркаси, опа-

лубка, обладнання для сільського госпо-

дарства і тваринництва.

На початковій стадії цинкування є

дорожчим від фарбування, однак уже

після кількох років експлуатації його

переваги стають очевидними, оскільки

пофарбований виріб доводиться зачи-

щати і заново фарбувати. Якщо метало-

виріб оцинковано, то його термін служ-

Гаряче цинкування як метод захисту від корозії

А.І. ПЕЛЕХОВИЧ, «Перша Українська Цинковня»

Унікальний завод гарячого цинкування європейського зразка – «Перша

Українська Цинковня», який є частиною бізнесу концерну «Екран»,

введений в експлуатацію у 2007 році. На сьогодні підприємство,

яке працює у сфері захисту від корозії, – лідер у цій галузі, постійно

вдосконалює виробництво, задовольняє потреби українських компаній з

14 областей України, співпрацює як із малими фірмами, так і з всесвітньо

відомими компаніями.

37


би зростає на десятки років, а проблема

захисту від корозії зникає. Враховуючи,

що окремі металоконструкції (напри-

клад, вежі мобільного зв’язку) потребу-

ють складної підготовки до фарбування,

в тому числі демонтажу, переваги гаря-

чого цинкування дають змогу суттєво

економити і на матеріалах, і на трудо-

затратах при виконанні антикорозійних

робіт.

Окрім виконання робіт із гарячого

цинкування, «Перша Українська Цинков-

ня» надає своїм клієнтам низку додатко-

вих послуг.

Фахівці підприємства порекоменду-

ють замовникам надійного постачальни-

ка металу та готових металоконструкцій

чи виробів, нададуть безкоштовні кон-

сультації щодо підготовки конструкцій

до гарячого цинкування, виконають

додаткові роботи з очищення різьби,

сортування, спеціального пакування

та маркування виробів після цинкуван-

ня. За потреби підприємство надасть

замовнику логістичні послуги з достав-

ки виробів на цинкування та до клієнта,

оформлення митних документів на ван-

таж. Можливе експрес-обслуговування

клієнта (виконання роботи відразу після

доставки металоконструкцій на підпри-

ємство).

«Перша Українська Цинковня» –

перший в Україні завод гарячого цинку-

вання з найсучаснішими стандартами

та підходами до бізнес-процесів, най-

прогресивнішими технологіями й облад-

нанням, учасник X Міжнародної конфе-

ренції-виставки «Проблеми корозії та

протикорозійного захисту конструкцій-

них матеріалів — Корозія-2010», при-

свяченої 100-річчю з дня народження

Георгія Володимировича Карпенка, й

низки інших всеукраїнських і міжнарод-

них тематичних виставок, семінарів та

конференцій.

Звертайтесь до «Першої Української

Цинковні», і ваші металоконструкції слу-

житимуть довго.

38


Важливими для подальшого трива-

лого зберігання заготовок чи деталей

і надійного захисту їх від корозії є такі

операції технологічного циклу, як про-

мивання, міжопераційна та тривала кон-

сервація тощо.

Корозія металів, готових виробів

і вузлів із металу завдає величезних

збитків народному господарству. Втра-

ти від корозії та корозійно-механічного

руйнування становлять 25–50% маси

металу, а сам процес спричиняє погір-

шення функціональних властивостей

металевого виробу та зниження його

надійності загалом.

Залежно від виду корозійного сере-

довища й умов перебігу процесу розріз-

няють близько 40 видів корозії: атмос-

ферна, газова, підземна, біокорозія, кон-

тактна, корозія при терті, щілинна тощо.

При підвищенні відносної вологості

повітря, різкому перепаді температур,

наявності в повітрі корозійно-агресив-

них домішок хлору, аміаку, сірководню

й інших агресивних елементів швидкість

атмосферної корозії зростає і корозійне

руйнування металовиробів збільшується.

Комплекс заходів із захисту метало-

виробів від корозії й корозійно-механіч-

ного зношування називають протико-

розійним захистом, який умовно поділя-

ють на постійний і тимчасовий.

Постійний протикорозійний захист

передбачає використання корозієстій-

ких матеріалів і покриттів, застосування

анодного й катодного захисту тощо.

Під тимчасовим протикорозійним

захистом розуміють поновлюваний ком-

плекс заходів із захисту металовиробів

Технологічні середовища для механічної обробки деталей машин і консерванти

О.А. МАКАР, Н.В. АРХИПЕНКО,

В.Т. ПРОЦИШИН, Ю.В. ПРОЦЕНКО

ТзОВ «Кальві», УкрНДІ НП «МАСМА», ВАТ «Харківський підшипниковий завод»

Створене понад двадцять років тому Львівське науково-виробниче

підприємство ТзОВ «Кальві» пропонує до впровадження широкий

спектр технологічних рідин для металообробки і пов’язаних із нею

технологічних процесів.

39


від корозії під час виготовлення, між-

операційного чи тривалого зберігання,

транспортування й експлуатації мета-

ловиробів. Здійснення протикорозійного

захисту на час зберігання і транспорту-

вання називають консервацією.

Важливе місце серед засобів

тимчасового протикорозійного захис-

ту посідають консерваційні мастильні

матеріали, до яких належать:

інгібітори корозії;

консерваційні та робочо-кон-

серваційні оливи;

плівкоутворювальні інгібіторні

нафтові композиції;

захисні складні композиції, що

витісняють воду.

Кожен із перелічених вище консер-

ваційних матеріалів має свою галузь

використання.

Застосування консерваційних мас-

тильних матеріалів для різних видів тех-

ніки регламентується нормативно-тех-

нічною документацією і спеціальними

стандартами Єдиної системи захисту від

корозії та біопошкоджень (ЄСЗК). Загаль-

ні вимоги до консервації металовиробів у

промисловості викладені у ГОСТ 9.014-

78; до міжопераційного захисту напівфаб-

рикатів, деталей і складальних одиниць –

у ГОСТ 9.028-74; для підшипникової про-

мисловості в РД ВНИПП.003-2005.

При виборі консерваційного мас-

тильного матеріалу для досягнення най-

більшої ефективності необхідно врахо-

вувати всі аспекти його використання:

вид виробу, котрий захищають, його

конфігурацію; використані під час його

виготовлення метали (чорні, кольорові

тощо); характеристику клімату й атмос-

фери, а також умови зберігання, транс-

портування й експлуатації.

Аналіз якісного та кількісного складу

композицій консерваційних мастил свід-

чить про те, що вони містять приблизно

70–95% вуглеводнів, решту становлять

інгібітори корозії та присадки різного

функціонального призначення. Вміст

активної частини залежить від вимог до

консерваційного матеріалу. Окрім висо-

ких функціональних властивостей, кон-

серваційне мастило має легко наноси-

тися на поверхню та добре змиватися з

неї, інакше воно заважатиме виконанню

подальших операцій.

Виробництво консерваційних мас-

тильних матеріалів налагоджене НВП

ТзОВ «Кальві» згідно з ТУ У 23.2-

13810574-003-2002 «Середовища кон-

серваційні оливні марки ОКС».

Середовища консерваційні олив-

ні, залежно від в’язкості базової оливи,

виготовляють трьох марок: ОКС-1, ОКС-2

та ОКС-3.

●●

●

●

Із метою визначення якості розробле-

них підприємством композицій для кон-

сервації спеціалісти УкрНДІ НП «МАСМА»

спеціально випробовували та досліджу-

вали консерваційний засіб ОКС-2, порів-

нюючи його з імпортними аналогами

«Safecoat 66» виробництва «Castrol»,

«Shell Ensis oil» виробництва «Shell East

Europe Company Limited», «Anticorit RP

4107 А» виробництва «Fuchs» для ви-

значення рівня захисту від корозійного

впливу навколишнього середовища під-

шипників кулькової та роликової груп

виробництва Харківського АТ «ХАРП».

Дослідження проводили на зразках зі

сталі ШХ-15 і контактних парах сталь ШХ-

15-латунь ЛЦ40С, наданих АТ «ХАРП».

Зразки «Safecoat 66», «Shell Ensis oil» та

«Anticorit RP 4107 А» були надані офіцій-

ними дистриб’юторами фірм «Castrol»,

«Shell East Europe CompanyLimited»,

«Fuchs» в Україні.

Стан зразків вивчали після кож-

ного циклу випробувань. Відзначали

час до появи перших ознак корозійних

пошкоджень і відсоток поверхні, ура-

женої корозією. Корозійним ураженням

прийнято вважати корозійні вогнища

на поверхні сталевих зразків у вигляді

окремих точок, плям, ниток, виразок, а

також зміну забарвлення мідних сплавів

К-зеленого, темно-коричневого, фіоле-

тового, чорного кольору.

Унаслідок вивчення консерваційних

мастильних матеріалів ОКС-2 виробниц-

тва НВП ТзОВ «Кальві» і його імпортних

аналогів відповідно до ГОСТ 9.054-75

(метод 1,3,6) з урахуванням промивання

деталей підшипників дизпаливом, засо-

бом «Волгол-131М», водними розчинами

електролітів «Тепол» і «Камгідроль» дове-

дено ефективність їхнього застосування.

Робоче консерваційне мастило ОКС-

2 вирізняється серед імпортних аналогів

не тільки вартістю, а й технологічними

параметрами. Воно забезпечує тимча-

совий протикорозійний захист на термін

понад 24 місяці в особливо суворих клі-

матичних умовах.

Консерваційний засіб ОКС-2 вироб-

ництва ТзОВ «Кальві» рекомендова-

но УкрНДІ «МАСМА» для захисту від

корозії металів, металовиробів і запас-

них частин в умовах вологого тропіч-

ного клімату до 18 місяців при їхньому

зберіганні й транспортуванні згідно з

РД ВНИПП.003-2005.

Технологічні середовища та змащу-

вально-охолоджувальні рідини, які про-

понує науково-виробниче підприємство

ТзОВ «Кальві», забезпечать ефектив-

ну механічну обробку й надійно захис-

тять від корозії ваші вироби, полегшать

роботу з верстатами, значно подовжать

термін їхньої експлуатації.

Спеціалісти ТзОВ «Кальві» завжди

готові до співпраці та раді допомогти

з вирішенням проблем, пов’язаних як

із захистом вашого обладнання, так і

зі зберіганням уже готових виробів.

40


Торговий дім «АЛКОН» створений

із метою комерціалізації наукомісткої

продукції підприємств концерну, від-

новлення й переоснащення виробничих

потужностей, збільшення обсягів про-

дажу якісного інструменту, перевіре-

ного часом, інвестиційної діяльності,

спрямованої на розширення номенкла-

тури високоякісної технологічної про-

дукції, що відповідає сучасним світовим

тенденціям розвитку інструментальної

галузі.

Однією з останніх спільних розро-

бок ТД «АЛКОН» із підприємствами,

які входять до структури Концерну,

і тими, які працюють за техноло-

гіями, розробленими інститутом,

є профільні багатошарові кубоні-

тові круги для загострювання

нескінченних полотен стрічко-

вих пил.

Технологія використання

нескінченних полотен стрічко-

вих пил при розпилюванні колод і

дощок відносно молода, на лісопил-

ках їх використовують лише 15 років,

хоча в меблевому виробництві їх засто-

совують досить давно. Це пов’язано із

просуванням уперед виробництва лісо-

пиляльного устаткування і самих стріч-

кових пил.

На ринку стрічкові пилки представ-

лені багатьма відомими виробниками,

наприклад, «Wood-Mizer», «Fenes»,

«Sword Lenox», «Ro-Ma», «Bahco» тощо.

Кожен із них пропонує свій профіль зуба

пили, обґрунтовуючи його переваги над

полотнами інших виробників.

Споживач вибирає для себе, пили якої

фірми йому краще використовувати, але

у всіх споживачів є одна спільна пробле-

ма – це обслуговування стрічкових пил.

Обслуговування нескінченної пили,

насамперед, – це загострювання її

полотна і розведення зубів. Якщо роз-

ведення зубів не спричиняє технічних

проблем, то від загострення залежить

швидкість різання, кількість розпуще-

них кругляків і термін роботи самої

пили. Що якісніше загострено пилу

(збережено початковий профіль зуба,

пила загострена без підпалів метале-

вого полотна, рівномірно, без пропусків

загострений увесь профіль, вилучені

всі мікротріщини) то довше вона працю-

ватиме. Під процесом загострювання

фахівці розуміють відновлення зноше-

ного зуба, різальних крайок і видален-

ня мікротріщин у тілі пили, які виникли

при її експлуатації.

Загострювання здійснюють винят-

ково на спеціальних верстатах, які

оснащують вузьким абразивним або

повнопрофільним кубонітовим (баразо-

новим) абразивом, що містить кубічний

нітрид бору (КНБ).

Кубоніт у формі кубічних крис-

талів є другим за твердістю матеріа-

Профільні багатошарові кубонітові круги для загострювання полотен нескінченних стрічкових пил

О.А. СИКАЛО, ТД «АЛКОН»

Торговий дім «АЛКОН» із 2006 року працює як структурна ланка науково-технологічного однойменного

алмазного концерну, одного із найбільших науково-технічних матеріалознавчих центрів Європи.

Головною організацією концерну є Dнститут надтвердих матеріалів ім. В.Н. Бакуля Національної академії

наук України. На підприємствах концерну за розробками учених інституту випускають оснащені

надтвердими матеріалами інструменти, які з високою ефективністю використовують у різних галузях

промисловості при обробці металевих матеріалів, природного каменю, скла, дерева, при бурінні

свердловин для розвідки і видобутку нафти й газу.

41


лом після алмаза. Нітрид бору синтезується аналогічним

чином, як і алмаз, за допомогою тиску, температури й

каталізатора, тільки сировиною є гексагональний нітрид

бору (з’єднання бору й азоту). Зерна кубічного нітриду

бору також можуть мати різну якість, розміри й металеву

оболонку. Найкращою сферою застосування кубічного ніт-

риду бору є шліфування високоміцної (HSS) і загартованих

сталей.

Кубонітові круги застосовують для шліфування:

загартованих швидкорізальних сталей;

високолегованої інструментальної сталі твердістю

від HRC 55;

вуглецевої сталі;

напилених покриттів на основі заліза;

вибіленого чавуну;

м’якої сталі за певних умов;

стеліту тощо.

Порівняно зі звичайними абразивами, кубонітовий інс-

трумент забезпечує:

підвищення точності обробки інструмента й деталей;

збільшення стійкості інструмента після алмазного

загострювання в 1,2–2,5 разу;

підвищення продуктивності праці до 50%;

поліпшення умов праці й культури виробництва;

зниження витрат на обробку в 1,5–2,0 рази.

Розглянемо способи загострювання полотен нескінченних

стрічкових пил для розпилювання кругляків і дощок вузьким

абразивним і спеціальним повнопрофільним кубонітовим

(баразоновим) ельборовим кругами. Кожен із них має свої

переваги і недоліки.

Переваги першого – відносна дешевизна самого заго-

стрювального верстата й абразивного круга; недоліки – низька

швидкість загострювання (повний цикл на один зуб становить

10–15 с), необхідність постійного правлення абразивного круга

для збереження його профілю, низька стійкість і як наслідок –

заміна круга й переналагодження загострювального верстата

(налаштування необхідного кута нахилу абразивного круга),

ймовірність незбереження оригінального профілю пили, зада-

ного виробником, що спричиняє погіршення технічних харак-

теристик виробу й передчасний вихід пили із ладу.

Переваги другого – висока швидкість загострювання

(за 2–3 с виконують повний цикл на один зуб), відсутність

необхідності у правленні загострювального інструмента (інс-

трумент зберігає заданий профіль до повного зношування),

високий ресурс роботи інструмента, можливість загострю-

вання 10–15 тис. м (ресурс є усередненим, тому що на різних

підприємствах є різні фактори, що впливають на цей пара-

метр).

Недоліки другого способу – достатньо висока вартість

загострювального устаткування і власне самого інструмента.

Розглянемо, чим принципово відрізняється загострюваль-

ний інструмент виробництва ТД «АЛКОН» від аналогічного

інструмента інших виробників.

Звичайний алмазний або кубонітовий інструмент на

гальванічній зв’язці має тверду фіксацію зерен алмаза або

кубічного нітриду бору у шарі нікелю, нанесеного мето-

дом гальваностегії. При цьому, щоб зерно не виривалося

з основи його вживлюють у неї приблизно на одну третину

від його розміру, що призводить до твердої фіксації зерна

в основі.

На відміну від стандартної, в нашому інструменті застосо-

вана нова технологія нанесення багатошарового гальваніч-

ного покриття, яка дає змогу зерну КНБ при виникненні гра-

ничних навантажень відхилятися від своєї осі й уберегтися від

●●

●●●●●

●●

●●●

передчасного руйнування продовживши таким чином термін

служби усього інструмента. Завдяки цій технології нам вда-

лося досягти високої стійкості інструмента до зношування,

не жертвуючи при цьому його продуктивністю. Як показали

виробничі випробування, стійкість до зношування такого інс-

трумента перевищує аналогічний інструмент інших виробни-

ків на 25–75% залежно від марки виробника.

У повнопрофільних загострювальних кругів є одна особ-

ливість – вони дуже вимогливі до точності встановлення від-

носно профілю загострюваної пили.

При цьому основними є кути нахилу загострювального

інструмента щодо зубів пили. При неточному встановленні з

ладу виходить загострювальний інструмент, котрий є досить

дорогим. Розповсюдженою помилкою є також недотриман-

ня збігу товщини круга із кроком пили, або встановлення

стрічкової пили зі зсувом щодо осі круга. Це призводить до

потрапляння вершини зуба виробу, що загострюється, на

робочу поверхню кубонітового круга. Ця помилка спричиняє

порушення цілісності абразивного шару з подальшим його

відшаруванням від корпуса інструмента й, фактично, виво-

дить його з ладу.

Таким чином, поєднуючи передові розробки фахівців Інс-

титуту надтвердих матеріалів ім. В.Н. Бакуля з прогресивними

способами залучення капіталу, нам вдалося одержати виріб,

який за своїми технічними характеристиками перевищує ана-

логічні вироби інших європейських виробників і коштує значно

дешевше для замовника, ніж європейські та російські зразки.

Запрошуємо до співпраці!

42


Якісний металообробний інструмент

для обробки надтвердих матеріалів

В.В. ХАМУЛЯК, ТзОВ «Ролва ТЕХ»

Український ринок насичений різноманітним метало- і деревообробним

інструментом відомих європейських виробників. Насамперед, це продукція

німецьких, італійських, французьких та англійських підприємств, які мають

величезний досвід у виготовленні якісного інструменту і на сьогодні є

законодавцями моди у галузі машинобудування.

Одним із таких підприємств-поста-

чальників на вітчизняний ринок високо-

якісного обладнання й інструменту відо-

мих європейських брендів є ПП «Ролва

Тех» – офіційний представник компаній

«RUKO Prezisionswerkzeuge GMBH»,

«Nachreiner GMBH», «TaeguTec» і кон-

церну «IDF» у Західному регіоні України.

Особливої уваги заслуговує, напри-

клад, продукція компанії «TaeguTec»,

яка регулярно постачає на ринок новий

удосконалений інструмент.

У 2011 році компанія пішла вперед,

створюючи економічно вигідні рішен-

ня, які впроваджені для ISO пластин із

габаритами різальної грані 19 і 25 мм. На

чорнових пластинах одночасно викорис-

товують 2 типи стружколомів (одна плас-

тина з двома стружколомами): основний,

з одного боку – для чорнової обробки

і допоміжний, для чистової обробки –

зі зворотного. Ця економна концепція

виготовлення пластин дає змогу вико-

нувати одним боком пластини чорнові

операції, а іншим – чистові, залучаючи

невикористані кромки на пластині. Окрім

того, це дає змогу скоротити номенкла-

туру різального інструменту, використо-

вуючи одну пластину для виконання як

чорнових, так і чистових операцій.

Підвищення продуктивності відбу-

вається ще й унаслідок збільшення

глибини різання і подавання. Пластини

з геометрією HZ і HY, що мають зміцне-

ну різальну кромку, забезпечують ста-

більне подрібнення стружки. Компанія

«TaeguTec» та її офіційні представники

у регіонах пропонують до впроваджен-

ня це оптимізоване рішення на підпри-

ємствах важкої промисловості під ключ.

Нові пластини, розроблені у співпраці

із замовниками, які виробляють такі

складні деталі, як фланці башт, головні

вали і маятникові опори для вітрових

двигунів.

На прохання замовників стружколо-

ми з геометрією HY можна виготовляти

з будь-яких сплавів, призначених для

чорнової обробки.

Компанія «TaeguTec» регулярно

випускає новий різальний інструмент,

прагнучи максимально задовольни-

ти зростаючий попит металообробної

галузі. У номенклатурі продукції, що

випускається, є як стандартні, так і

необхідні лише одному конкретному

замовникові інструменти.

Досягнення компанії –

твердосплавні плас-

тини «T-tinox» для

обробки нержа-

віючих сталей,

новий керамічний

сплав AS500 на

основі SiAlON для

обробки чавуну,

а також нові різці-

стружколоми для

чорнового точіння

великогабаритних заготовок.

Нові сплави «TaeguTec» із CVD-

покриттям «T-tinox» у поєднанні з

новою технологією «T-Turn Рlus» забез-

печують хороші результати при обробці

нержавіючої сталі. Завдяки нанесеному

покриттю, зменшується кількість випад-

ків поломок різальної кромки пластини,

утворення наклепів і тертя між струж-

кою і верхньою поверхнею пластини.

Гостра різальна кромка мінімізує силу

різання і кількість утворених задирок

на поверхні заготовки, що забезпує

оптимальну продуктивність при обробці

нержавіючої сталі.

Ще одна нова розробка компанії

«TaeguTec» – новий керамічний сплав

AS500 на основі SiAlON для високошвид-

кісної обробки чавуну.

Технологія його створення передба-

чає підбір композиції сплаву і спеціальний

процес спікання. Вона дає змогу досяг-

ти високої міцності й помірної в’язкості.

Також новий сплав має високу термо-

стійкість, завдяки чому добре працює

при вищих швидкостях різання порівняно

з керамічними сплавами на основі SіN.

Нова серія високопродуктивних

фрез від компанії «TaeguTec» має назву

43


«ChaseQuad Plus» й оснащена квадрат-

ними двобічними пластинами типу SNGX

1306. Це – продовження добре відомої в

Україні серії фрез «LS Mill Plus».

Інструмент призначений для наванта-

женої чорнової та чистової обробки всіх

видів сталей і чавунів. Він оптимальний

для фрезерування плоских поверхонь й

уступів під кутом 90°. Серія добре заре-

комендувала себе в машинобудуванні,

особливо при фрезеруванні поверхонь

блока циліндрів.

Також на сьогодні ТзОВ «Ролва Тех»

співпрацює ще з одним всесвітньо відо-

мим постачальником металообробного

й вимірювального інструменту та облад-

нання на український ринок – компанією

«RUKO Prezisionswerkzeuge GMBH».

Фірма пропонує найновіший прецизій-

ний інструмент «RUKO», виготовле-

ний із високоякісних матеріалів (Р6М5,

Р6М5К5). До переліку інструментів

входять свердла, зенкери, корончасті

фрези тощо. Весь різальний інструмент

вишліфовують із заздалегідь загартова-

ної швидкорізальної сталі, унеможлив-

люючи таким чином деформацію при

термообробці.

Особливої уваги заслуговують

переносні верстати компанії «RUKO»

на магнітній підставці, призначені для

свердління з встановленням свердлу-

вального верстата безпосередньо на

деталі.

Увесь виготовлений фірмою інстру-

мент тестують з використанням новітніх

оптичних контрольних приладів. Постій-

на перевірка матеріалів у процесі вироб-

ництва також гарантує якість продукції.

Сертифікація згідно з DIN EN ISO 9001

підтверджує цілісну довголітню філосо-

фію якості компанії. На сьогодні асорти-

мент продукції компанії «RUKO» стано-

вить понад 5500 позицій.

Переконатися у надійності і високій

якості металообробного інструменту

компанії «RUKO Precision Tools» можна,

придбавши його у ТзОВ «Ролва Тех».

Ми беремо участь у всіх акціях і програ-

мах лояльності до клієнтів, що їх пропо-

нують компанії-постачальники.

Ще один постачальник продук-

ції для машинобудівного комплексу

в Україні – італійський завод вимірю-

вальних приладів та інструменту «IDF».

У Європі цей виробник давно відомий

своєю інноваційною діяльністю у сфері

високоточних вимірювань, особливо

щодо вирішення складних технологіч-

них завдань, які потребують нестандар-

тних та індивідуальних підходів.

Штангенциркулі звичайні і канав-

кові, мікрометри механічні, цифрові та

спеціальні, нутроміри (мікрометричні,

індикаторні, важільні) та інший вимірю-

вальний інструмент виробництва італій-

ського концерну «IDF» ефективно

застосовують на українських підприємс-

твах, де є необхідність вимірювання як

простих, так і складних геометричних

розмірів. Стаціонарні твердоміри вироб-

ництва «IDF» слугують для визначення

твердості різних сплавів, термообробле-

них і незагартованих сталей, для прове-

дення аналізу фізичних характеристик

матеріалів у важкодоступних місцях,

широко застосовуються у машинобуду-

ванні.

Концерн також пропонує своїм

замовникам стандартний ряд вимірюва-

чів шорсткості поверхні: POCKET SURF

III, TR 110, TR 150, TR 210, TR 220, TR

200, TR 100. Ці прилади мають шкалу,

що відображає результат контролю сту-

пеня чистоти поверхні при виконанні

операцій хонінгування ци-ліндрів, шліфу-

вання шийок колінчастого вала, оброб-

ки поверхонь, що підлягають з’єднанню

з певним натягом.

Оптичні проектори «IDF» мають

функцію збільшення при вимірюванні,

що підвищує ефективність контролю

розмірів деталей, які використовують у

мікромеханіці.

Будучи найбільшим європейським

виробником вимірювальних приладів,

устаткування та інструменту, італійсь-

кий концерн «IDF» комплексно забезпе-

чить будь-яке виробництво сучасними

засобами контролю різних параметрів

виробів.

Завдяки офіційним представникам

фірми її широко відома у світі продукція

успішно просувається на ринку України

і вже знайшла тут свого постійного спо-

живача.

Іноді проблемою у сучасному маши-

нобудуванні є якісна обробка отворів.

ТзОВ «Ролва Тех» тісно співпрацює з

одним зі світових лідерів у виробництві

інструменту для обробки отворів – фір-

мою «GUEHRING».

Лінійка високопродуктивних су-ціль-

них твердосплавних свердел фірми

«GUEHRING» істотно розширена завдя-

ки збільшенню кількості типорозмірів із

внутрішніми каналами подавання ЗОР,

із різним виконанням хвостовиків і різ-

ними видами зносостійкого покриття.

Асортимент різьботворного інстру-

менту доповнений суцільними твердо-

сплавними мітчиками для обробки чаву-

ну й алюмінієвих сплавів із коротким

збірним конусом, твердосплавними міт-

чиками для обробки наскрізних отворів

у сталі для економнішого і точнішого

нарізування різьби завдяки використан-

ню твердого сплаву та твердосплавни-

ми мітчиками для обробки матеріалів

твердістю HRC 52–62.

Фірма «GUEHRING» пропонує низку

цікавих інноваційних технологічних

рішень для енергетичного машинобу-

дування, вітрових установок, шарнірів,

шатунів, турбін літаків тощо.

Спеціалісти ТзОВ «Ролва Тех», що

є ексклюзивним представником вище-

згаданих компаній у Західному регіоні

України, пропонують до впровадження

всю лінійку їхніх виробів. Маючи неаби-

який досвід впровадження на машино-

будівних підприємствах технологій під

ключ, запрошуємо фахівців галузі до

взаємовигідної співпраці.

44


45


46


47


48


Наступний спеціальний випуск газети «Метали. Технології & Обладнання» буде присвячено

50-річчю Інституту надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України – одного із провідних

центрів матеріалознавства світового масштабу в галузі досліджень, виготовлення і впровадження

надтвердих матеріалів та оснащення ними інструментів для високотехнологічних виробничих

процесів обробки металів і сплавів для будівельної індустрії, видобування корисних копалин,

розвитку атомної техніки, радіоелектроніки, космічних технологій тощо.

ІНСТИТУТУ НАДТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ

ім. В.М. Бакуля НАН України

Національна академія наук України

50

mt & o_9-10

Documents