Разработка наплавочных материалов для повышения коррозионной и износостойкости деталей химического оборудования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Назарько Александр Сергеевич

• Назарько Александр Сергеевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Назарько Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. НАПЛАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЮЩИЕСЯ ДЛЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ И УПРОЧНЯЮЩЕЙ НАПЛАВКИ ДЕТАЛЕЙ ХИМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ИХ СВОЙСТВА И СПОСОБЫ НАПЛАВКИ. ВЫБОР СХЕМЫ ЛЕГИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА СОСТАВА НАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Способы упрочняющей наплавки деталей химического оборудования

1.2 Наплавочные материалы на железной основе

1.2.1 Проволока (лента) порошковая наплавочная

1.2.2 Электроды покрытые металлические

1.2.3 Проволока стальная сварочная (наплавочная)

1.3 Наплавочные материалы на кобальтовой основе

1.4 Наплавочные материалы на никелевой основе

1.5 Выбор схемы легирования и разработка состава наплавочных

материалов

1.5.1 Исследование влияния химического состава металла, наплавленного литыми прутками на твердость с применением

многофакторного планирования эксперимента

Выводы по главе

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Методика расчета шихты для индукционной выплавки литых наплавочных прутков

2.2 Методика аргонодуговой наплавки литыми прутками

2.3 Методика исследования химического состава наплавленного

металла

2.4 Методика испытаний на сопротивляемость образованию горячих трещин наплавленного металла и зоны сплавления

2.5 Методика исследования кристаллизации наплавленного металла

2.6 Методика исследования структуры наплавленного металла

2.7 Методика дюрометрических исследований наплавленного металла

2.8 Термическое старение наплавленного металла

2.9 Методика исследования фазового состава наплавленного металла

2.10 Методика исследования коррозионной стойкости наплавленного металла

2.11 Исследование коррозионной стойкости наплавленного металла в средах синтеза карбамида (мочевины)

2.12 Методика исследования износостойкости наплавленного металла

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЫХ НАПЛАВОЧНЫХ ПРУТКОВ. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ НАПЛАВКИ

3.1 Технология изготовления наплавочных прутков методом

вакуумного всасывания расплавленного металла

3.1.1 Влияние технологических параметров на изготовление литых наплавочных прутков

3.2 Технология изготовления наплавочных прутков методом литья в песчано-глинистую форму

3.3 Исследование режимов наплавки разработанными литыми

прутками

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ, СТРУКТУРЫ И

ФАЗОВОГО СОСТАВА НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

4.1 Исследование кристаллизации и сопротивляемости наплавленного металла и зоны сплавления образованию горячих трещин

4.1.1 Влияние скорости наплавки и силы тока на сопротивляемость наплавленного металла и зоны сплавления образованию горячих

трещин

4.1.2 Кристаллизация зоны сплавления

4.1.3 Кристаллизация наплавленного металла

4.2 Влияние режимов термического старения на твердость наплавленного металла

4.3 Влияние режимов термического старения на фазовые и структурные превращения в наплавленном металле

4.4 Исследование коррозионной стойкости наплавочных материалов

4.4.1 Лабораторные испытания наплавленного металла на стойкость против межкристаллитной коррозии

4.4.2 Исследование коррозионной стойкости наплавленного металла в средах синтеза карбамида (мочевины)

4.5 Влияние режимов термического старения на триботехнические

свойства наплавленного металла

Выводы по главе

ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И НАПЛАВКА

ДЕТАЛЕЙ ХИМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

5.1 Способ наплавки

5.2 Технология изготовления седел предохранительных клапанов

высокого давления, упрочненных наплавкой

Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

П.1. ТУ 25.93.15-509-02067862-2022. Прутки наплавочные литые ПНЛ-

04Х27Н7М3Д2Б. Технические условия

П.2. Справка о внедрении результатов исследования

П.3. Акт о внедрении научно-технических разработок

П.4. Акт об использовании результатов диссертационной работы

П.5. Письмо-отзыв о результатах выполненной НИР

П.6. Протокол испытаний на межкристаллитную коррозию №001

П.7. Акт испытаний

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ЗС - зона сплавления

ЗТВ - зона термического влияния

МКК - межкристаллитная коррозия

НМ - наплавленный металл

Нп - наплавочная проволока

ОМ - основной металл

ПГ - порошок гранулированный

ПЛ - порошковая лента

ПНЛ - пруток наплавочный литой

ПП - порошковая проволока

ПР - порошок для наплавки

Пр - пруток для наплавки

ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия

РФА - рентгенофазовый анализ

Св - проволока стальная сварочная

СЭМ - сканирующая электронная микроскопия

ТО - термическая обработка

ТС - термическое старение

ТУ - технические условия

ФЧ - ферритное число

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка наплавочных материалов для повышения коррозионной и износостойкости деталей химического оборудования»

Актуальность работы

На сегодняшний день для предприятий химической промышленности остро стоит вопрос непродолжительного срока службы деталей запорной арматуры, а именно уплотнительных поверхностей, вследствие недостаточной их износостойкости и коррозионной стойкости.

Улучшение работоспособности химического оборудования можно достичь, используя процесс упрочняющей наплавки рабочих поверхностей деталей. При этом необходимо добиться, чтобы детали химического оборудования обладали комплексом эксплуатационных свойств, т.е. не только высокой твердостью и износостойкостью, но и стойкостью против межкристаллитной коррозии (МКК). Так, наплавленные детали химического оборудования, обладающие высокой твердостью и износостойкостью, вызванной высокой массовой долей интерметаллических фаз (например, а>40%), подвергаются межкристаллитной коррозии. В то время как наплавленные детали, обладающие высокой коррозионной стойкостью, подвергаются повышенному массовому износу, так как имеет пониженную массовую долю интерметаллических фаз.

Значительный вклад в теорию и практику наплавки уплотнительных поверхностей запорной арматуры внесли ученые Е.Н. Еремин, Г.Л. Петров, В.В. Чигарев, И.И. Фрумин, Ю.А. Юзвенко, Е.Ф. Переплетчиков, П.В. Гладкий, И.А. Рябцев, Г.Е. Костенко, Л.И. Соловьева, В.А. Красавчиков, Ю.М. Белов, Э.П. Ким и др.

В настоящее время применяются наплавочные материалы (порошковые проволоки и ленты, покрытые электроды, сварочные проволоки, прутки, порошки) для аргонодуговой, электродуговой, плазменно-порошковой и лазерной наплавки, рекомендованные ЗАО «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» и наплавочные

материалы производства США (Stellite, Шimet, ТпЬа1оу, Nistelle, Deloro). Однако данные наплавочные материалы не обладают необходимым комплексом эксплуатационных свойств (твердость, износостойкость и коррозионная стойкость).

Создание новых типов наплавочных материалов и способов их получения при изготовлении и ремонте различных уплотнительных поверхностей запорной арматуры, которые при эксплуатации подвергаются воздействию коррозии, трению, сильному задиранию контактирующих поверхностей при различных давлениях и температурах, даст возможность повысить долговечность химического оборудования и улучшить качество выпускаемой продукции. Это и определило актуальность работы, ее основные цели и задачи.

Цель работы и основные задачи исследования

Цель - повышение коррозионной стойкости наплавленных деталей химического оборудования, работающего в контакте с агрессивными средами, за счет образования стойких карбидов типа МЬС и повышение износостойкости за счет дисперсионного твердения наплавленного металла на основе образования интерметаллидов при термическом старении.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выполнить анализ наплавочных материалов и способов их наплавки, применяющихся для восстановительной и упрочняющей наплавки деталей химического оборудования.

2. Разработать состав и технологию изготовления литых наплавочных прутков.

3. Исследовать режимы аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом разработанными литыми прутками с последующим установлением диапазона технологических параметров наплавки, обеспечивающих качественное формирование слоев износо- коррозионностойкого наплавленного металла.

4. Исследовать структуру, фазовый состав и свойства (твердость,

износостойкость, коррозионная стойкость) металла, наплавленного аргонодуговым способом неплавящимся электродом с использованием разработанных литых прутков системы Fe-Cr-Ni-Mo-Cu-Nb в качестве присадочного материала.

5. Разработать технические условия на прутки наплавочные литые и технологические рекомендации для наплавки деталей химического оборудования, провести промышленное апробирование и внедрение результатов исследования.

Методы исследований

Экспериментальные исследования проводились с использованием разработанных прутков, изготовленных методом вакуумного всасывания расплавленного металла в кварцевые трубки и литья в песчано-глинистую форму. Легирование наплавочных материалов осуществлялось посредством введения соответствующих ферросплавов в расплавленный металл, приготовленный в индукционной высокочастотной печи «LSZ-35». Наплавку образцов выполняли на аппарате аргонодуговой сварки «AuroraPRO IRONMAN 315 AC/DC PULSE». Термическое старение (ТС) наплавленных образцов проводилось в муфельной печи «ПМ-12М2П-1200». Химический состав наплавленного металла (НМ) исследовался на атомно-эмиссионном спектрометре «Искролайн 100». Испытания наплавленного металла к образованию горячих трещин при наплавке проводились по технологическому методу (ГОСТ 26389-84). Рентгеноструктурные исследования проводились на рентгенофазовом дифрактометре «ДРОН-4-07». Определение массовой доли и химического состава идентифицированных фаз в наплавленном металле после термического старения проводилось на растровых электронных микроскопах «ZEISS EVO HD 15 MA» и «JEOL JSV-7500F», оборудованных детекторами EBSD и EDS. Микроструктура наплавленного металла исследовалась с использованием оптического микроскопа «Axio Observer.Alm», сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) «ZEISS EVO HD 15 MA» и просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) «JEOL JEM-2100F». Измерение твердости и

микротвердости наплавленного металла до и после термического старения проводилось на приборе «ТК-2М» по методу Роквелла и микротвердомере «DuraScan-80» по методу Виккерса соответственно. Испытания наплавленного металла на стойкость против межкристаллитной коррозии проводились согласно ГОСТ 6032-2017 по методу ДУ. Исследования триботехнических свойств наплавленного металла проводились согласно ГОСТ 23.224-86 на машине трения «2070 СМТ-1» по схеме «диск-колодка» в растворе карбамида. При выборе агрессивной среды для испытания экспериментальных наплавленных деталей предохранительных клапанов высокого давления предпочтение было отдано средам синтеза карбамида (мочевины). Обработку полученных результатов проводили с использованием методов многофакторного планирования эксперимента.

Научная новизна работы

1. Установлены технологические параметры изготовления бездефектных литых наплавочных прутков системы Fe-Cr-Ni-Mo-Cu-Nb номинальной длины и диаметра в соответствии с ГОСТ 21449-75. Для этого необходимо обеспечить заполняемость на уровне 300...400 мм, что достигается обеспечением температуры всасывания расплавленного металла в кварцевые трубки 1500...1530 ^ и разрежении в ресивере 85.90 кПа, 70.75 кПа, 60.65 кПа при изготовлении прутков 03, 4 и 5 мм соответственно.

2. Установлено, что твердость и износостойкость металла, наплавленного разработанными литыми прутками системы Fe-Cr-Ni-Mo-Cu-Nb, повышается с увеличением массовой доли а-фазы, осаждение которой зависит от температуры термического старения и времени выдержки, что достигается при температуре термического старения 850 °С, выдержке 300 минут и охлаждении на воздухе в результате эвтектоидной реакции 5^а+у2, когда почти вся 5-фаза превращается в а+у2. Такое же поведение наблюдается при выдержке менее 300 минут, когда и а- и у2-фаза имеют одинаковую морфологию, но пониженную массовую долю и размер зерна, что приводит к снижению твердости и износостойкости наплавленного металла.

3. Установлено, что для получения наплавленного металла системы Fe-Cr-Ni-Mo-Cu-Nb стойкого против межкристаллитной коррозии, необходимо обеспечить на границах зерен образование стойких карбидов ниобия, что достигается легированием наплавленного металла № при отношении Nb/C=11...13 и условии проведения термического старения (температура 850 °С, выдержка 180 минут и охлаждение на воздухе). При отношении ЫЬ/С менее 11 наряду с карбидами ЫЬС образуются карбиды типа М23С6 и наплавленный металл становится склонным к межкристаллитной коррозии, а при отношении ЫЬ/С более 13 наряду с карбидами ЫЬС образуются нитриды ниобия (ЫЬЫ), которые снижают стойкость наплавленного металла против межкристаллитной коррозии.

4. Показано, что для деталей химического оборудования, гарантированно обеспечивающих комплекс эксплуатационных свойств по коррозионной стойкости, твердости и износостойкости (скорость коррозии не более 0,5 мм/год, твердость не менее 46 ИКС, массовый износ не более 0,025 грамм) необходимо обеспечить структурно-фазовый состав, состоящий из 39...40% а-фазы и 7...10% у2-фазы, который достигается термическим старением по режиму: температура нагрева 850 °С, выдержка 180 минут и охлаждение на воздухе.

Практическая значимость работы

Разработаны технические условия (ТУ 25.93.15-509-02067862-2022 «Прутки наплавочные литые ПНЛ-04Х27Н7М3Д2Б» [1] (Приложение П.1. и П.2.)) и патенты на изобретение на состав и технологию изготовления литых наплавочных прутков системы Fe-Cr-Ni-Mo-Cu-Nb для аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом (патент Яи № 2705273 [2], № 2801506 [3], № 2801507 [4]), что послужило теоретической базой для разработки технологии полуавтоматической аргонодуговой наплавки быстроизнашивающихся деталей химического оборудования (уплотнительных поверхностей запорной арматуры). Проведена промышленная апробация изготовления (восстановления) седел предохранительных клапанов высокого давления на

предприятии ООО «ГидроМашСервис» (Приложение П.3.).

Результаты исследований внедрены в НОЦ «Центр перспективных технологий и наноматериалов» в лаборатории «Литейные технологии и материалы» и учебный процесс на кафедре инженерии систем управления, материалов и технологий в машиностроении ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет» при подготовке бакалавров и магистров направления 15.03.05, 15.04.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств и аспирантов научной специальности 05.02.10 (2.5.8.) Сварка, родственные процессы и технологии по направлению подготовки 15.06.01 Машиностроение, 05.16.09 Материаловедение (в машиностроении) по направлению подготовки 22.06.01 Технология материалов (Приложение П.4.).

Достоверность полученных результатов подтверждается проведёнными экспериментами. При проведении экспериментов использовались апробированные методы определения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости, фазового и структурного состояния наплавленного металла, их механических свойств, сварочно-технологических характеристик. Результаты испытаний показали достаточно высокое качество получаемых наплавленных слоев. Эффективность разработанных наплавочных материалов подтверждается успешной эксплуатацией наплавленных деталей в условиях промышленного производства.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Установленные режимы изготовления литых наплавочных прутков необходимой геометрии в соответствии с ГОСТ 21449-75 без поверхностных и внутренних дефектов.

2. Установленное влияние температуры термического старения и времени выдержки на кинетику осаждения а-фазы в металле, наплавленном разработанными литыми прутками.

3. Установленное влияние легирования ниобием наплавленного металла системы Ее-Сг-М-Мо-Си-МЪ, на стойкость против межкристаллитной коррозии.

4. Установленное влияние термического старения и массовых долей о- и у2-фаз на повышение твердости, износостойкости и коррозионной стойкости металла, наплавленного разработанными литыми прутками.

Апробации работы

Основные положения, главы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Механика, оборудование, материалы и технологии» (Краснодар, 2018-2022гг.); Международной научно-технической конференции «Техника и технологии машиностроения», (Омск, 2018-2019гг.); III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Исследование и проектирование интеллектуальных систем в автомобилестроении, авиастроении и машиностроении» (Таганрог, 2019г.); Международной научно-технической конференции «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении» (Севастополь, 20192020гг.); Третьей международной конференции «Электронно-лучевая сварка и смежные технологии» (Москва, 2019г.); Международной научно-технической молодежной конференции «Перспективные материалы конструкционного и функционального назначения» (Томск, 2020г.); Международной научно-технической конференции «Intelligent Manufacturing and Materials» (Ялта, 2021г.); XII Международном салоне изобретений и новых технологий «Новое время» (Севастополь, 2021г.); Международной научно-практической конференции «Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование» (Ялта, 2022г.); заседании кафедры «Технологии сварки и диагностики» и «Сварка, диагностика и специальная робототехника» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2022-2023гг.); в научно-исследовательском отделе КБ «Арматура» филиала АО «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева» (Ковров, 2022г.) (Приложение П.5.).

Личный вклад. Соискателем был лично выполнен обзор научно-технической литературы и патентных документов по теме диссертационной работы, выполнены теоретические и экспериментальные исследования,

произведена обработка результатов и их обобщение, подготовлены и сделаны доклады на конференциях и научно-технических семинарах.

Основные результаты диссертации опубликованы в 12 научных работах общим объемом 6,25 п.л., из них 5 работ опубликованы в журналах, входящих в перечень ВАК РФ, 1 работа опубликована в журнале, индексируемом в базе данных Scopus, 3 работы опубликовано в сборниках научных трудов и материалов международных конференций, получено 3 патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из списка принятых сокращений, введения, 5 глав, общих выводов и заключения, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 78 рисунков, 22 таблицы, список литературы из 94 наименований.

ГЛАВА 1. НАПЛАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЮЩИЕСЯ ДЛЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ И УПРОЧНЯЮЩЕЙ НАПЛАВКИ ДЕТАЛЕЙ ХИМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ИХ СВОЙСТВА И СПОСОБЫ НАПЛАВКИ. ВЫБОР СХЕМЫ ЛЕГИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА СОСТАВА НАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Наплавка позволяет создавать биметаллические изделия, у которых высокая прочность и низкая стоимость сочетаются с большой долговечностью в условиях эксплуатации. Наплавленный металл образует одно целое с основным металлом, связан с ним весьма прочно и надежно. Путем наплавки можно получить непосредственно на рабочей поверхности изделия слой, обладающий необходимым комплексом свойств - износостойкостью, коррозионной стойкостью, твердостью и т.п. Вес наплавленного металла обычно не превышает нескольких процентов веса изделия. При ремонте обычно восстанавливаются первоначальные размеры и свойства поверхности деталей. Многократное повторное восстановление изношенных деталей во много раз уменьшает расход металла для изготовления запасных частей оборудования, оптимальный состав наплавленного металла для различных условий службы может быть выбран с учетом всех особенностей его эксплуатации так, чтобы он обладал необходимым химическим составом и физическими свойствами. Наплавленный металл по своим свойствам в большинстве случаев существенно отличается от основного металла [5].

В настоящее время промышленность выпускает большое количество наплавочных материалов для изготовления и восстановления деталей химической, нефтехимической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, металлургической, горнодобывающей, сельскохозяйственной

промышленностей и предприятий автомобильного транспорта. Однако из всего количества наплавочных материалов лишь немногие могут применяться для восстановления и упрочнения деталей химического оборудования, и то в

ограниченных масштабах. В настоящей главе проведен анализ составов, свойств и способов нанесения наплавочных материалов, которые применяются для упрочняющей и восстановительной наплавки деталей химического оборудования, а также выбрана схема легирования и разработка состава наплавочных материалов.

1.1 Способы упрочняющей наплавки деталей химического оборудования

Аргонодуговая наплавка неплавящимся электродом. При

аргонодуговой наплавке неплавящимся вольфрамовым электродом, дуга возникает между неплавящимся вольфрамовым электродом и изделием, а присадочный материал имеет форму стержня (Рис. 1.1). Дуга и сварочная ванна защищены от проникновения вредных веществ из воздушной среды инертным защитным газом.

Схема аргонодуговой наплавки неплавящимся вольфрамовым электродом: 1 -сопло; 2 - вольфрамовый электрод; 3 - контактная трубка; 4 - защитный газ; 5 - дуга; 6 - присадочный пруток (проволока); 7 - изделие [6]

7

Рис. 1.1.

Преимуществами аргонодуговой наплавки является простота ручного управления и полный контроль над сварочной дугой. Данный процесс может быть механизирован, в этом случае используется манипулятор для

перемещения детали относительно сварочной горелки и прутка или проволоки для наплавки.

Присадочные прутки, применяемые для аргонодуговой наплавки, также используются в технологическом процессе наплавки ацетилено-кислородным пламенем. При соблюдении технологии наплавки можно добиться очень низкого уровня растворения железа в наплавленном слое.

Ручная электродуговая наплавка. В этом процессе между электродом с покрытием и изделием возникает дуга. Металлический сердечник расплавляется дугой и переносится в сварочную ванну в виде расплавленных капель. Покрытие электрода также плавится, образуя газовую защиту вокруг дуги и сварочной ванны, а шлак на поверхности сварочной ванны, защищает кристаллизующуюся сварочную ванну от проникновения вредных веществ из воздушной среды (Рис. 1.2). Шлак, необходимо удалять после каждого наплавленного слоя.

Рис. 1.2.

Схема ручной электродуговой наплавки: 1 - стержень электрода; 2 -электрододержатель; 3 - покрытие электрода; 4 - дуга; 5 - изделие [6]

Дуговая наплавка плавящимся проволочным металлическим электродом и под флюсом. В этих процессах дуговой наплавки присадочная проволока непрерывно подается с катушки через сварочную горелку в дугу, где она расплавляется и переносится на изделие (Рис. 1.3).

В случае дуговой наплавки плавящимся проволочным металлическим электродом, также известной, как автоматическая дуговая наплавка проволочным металлическим электродом, сварочная ванна защищена от проникновения вредных веществ из воздушной среды потоком защитного газа (Рис. 1.3). Процесс дуговой наплавки плавящимся проволочным металлическим электродом универсальный - он может быть частично или полностью механизирован и подходит для широкого спектра применений.

Рис. 1.3.

Схема дуговой наплавки плавящимся проволочным металлическим электродом: 1 - механизм подачи проволоки; 2 - проволока; 3 - контактная трубка; 4 -сопло; 5 - защитный газ; 6 - дуга; 7 - изделие [6]

Проволока также используется в качестве присадочного материала для дуговой наплавки под флюсом. В этом процессе флюсовый порошок на минеральной основе обтекает расходуемую проволоку и расплавляется дугой. Флюс образует газовую защиту вокруг дуги и шлак сверху сварочной ванны, защищая кристаллизующуюся сварочную ванну от проникновения вредных веществ из воздушной среды.

Плазменно-порошковая наплавка. Технологический процесс плазменно-порошковой наплавки легко автоматизируется, обеспечивая высокую степень воспроизводимости наплавленных слоев. Кроме того, из-за высококонцентрированного источника тепла этот процесс выигрывает от

использования большого количества порошка и позволяет добиться низкого уровня разбавления железа в наплавленном металле. Схема плазменно-порошковой наплавки представлена на Рис. 1.4.

Рис. 1.4.

Схема плазменно-порошковой наплавки: 1 - вольфрамовый электрод; 2 -плазменное газовое сопло; 3 - канал подачи порошка; 4 - защитное сопло; 5 -водяное охлаждение; 6 - порошок; 7 - защитный газ; 8 - дуга; 9 - изделие [6]

Поскольку материалы для плазменно-порошковой наплавки имеют порошкообразный вид, то наплавку можно осуществлять множеством различных комбинаций материалов с широким диапазоном твердости и других свойств.

Лазерная наплавка. При лазерной наплавке используется оптическая схема, которая фокусирует лазерный луч на изделие и нагревает его. Одновременно в лазерный луч вводится наплавочный материал в виде порошка или проволоки и расплавляется. Из-за узкой зоны термического влияния и высокой скорости охлаждения подводимая теплота незначительна, благодаря чему наплавленный металл практически не подвержен механическим напряжениям.

Высокая скорость охлаждения при лазерной наплавке способствует получению наплавленного металла с более высокой твердостью и более тонкой микроструктурой по сравнению с другими способами наплавки.

Схема лазерной наплавки представлена на Рис. 1.5.

Рис. 1.5.

Схема лазерной наплавки: 1 - лазерная головка; 2 - защитное сопло; 3 - канал подачи порошка; 4 - порошок; 5 - лазерный луч; 6 - защитный газ; 7 - изделие

[6]

1.2 Наплавочные материалы на железной основе

1.2.1 Проволока (лента) порошковая наплавочная

Порошковые проволоки (ленты) марок ПП-Нп-10Х14Т-0 (ПП-АН106), ПП-АН133А, ПП-АН133Г, ПП-АН157М, ПП-АН106М, ПП-АН188, ПП-АН177, ПП-АН177А, ПЛ-АН150, ПЛ-АН151 [7, 8, 9, 10, 11, 12], разработанные сотрудниками института электросварки имени Е.О. Патона, предназначены для автоматической и полуавтоматической наплавки деталей открытой дугой или в защитных газах (Аг или СО2), когда требуется получить на рабочей поверхности слой износо- и коррозионностойкого наплавленного металла. Данные порошковые проволоки (ленты) рекомендуется применять для наплавки уплотнительных поверхностей запорной арматуры, работающих в условиях воздействия потоков воды, пара, трения, нормальных и повышенных температур, низкого и высокого давления, слабо- и высокоагрессивных сред.

В Таблице 1 приведены марки порошковых проволок (лент), химический состав наплавленного металла и твердость, получаемого в четвертом слое наплавки.

С целью повышения твердости, уплотнительные поверхности запорной арматуры, наплавленные порошковой проволокой марки ПП-АН177, необходимо подвергать термической обработке (ТО). Однако после термической обработки наплавленный металл становится склонным к межкристаллитной коррозии в результате формирования неблагоприятной структуры - а-фазы, у2-фазы, карбидов типа М23С6 и нитридов хрома, которые имеют повышенную массовую долю и увеличенный размер зерен. При наплавке порошковой проволокой марки ПП-АН177А помимо вышеперечисленных фаз (кроме нитридов хрома), образуются еще и боридные фазы в виде игл, которые также являются причиной зарождения межкристаллитной коррозии.

Изучение коррозионной стойкости из хромоникельмолибденовых сталей и обследование состояния оборудования в производстве карбамида с жидкостным рециклом при использовании порошковых проволок и лент не дало желаемых результатов [13].

1.2.2 Электроды покрытые металлические

Электроды покрытые марок ЦН-6Л, ЦН-12М, ЦН-12М/К2, УОНИ-13/НЖ, 48Ж-1, ЦС-1, УОНИ-13/Н1-БК, ЭЛЗ-НВ-1 [8, 11, 14], предназначены для ручной электродуговой наплавки уплотнительных поверхностей запорной арматуры, работающей в условиях воздействия агрессивных сред. Марки электродов, химический состав металла, наплавленного этими электродами и значения твердости, в четвертом слое наплавки приведены в Таблице 2.

Электроды марок УОНИ-13/НЖ, 48Ж-1, ЦС-1 применяются для наплавки деталей из углеродистых сталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания для неагрессивных сред [8]. Поэтому их применение

ограничено для упрочняющей наплавки быстроизнашивающихся деталей химического оборудования.

Металл, наплавленный электродами ЦН-6Л, ЦН-12М, ЦН-12М/К2, УОНИ-13/Н1-БК и ЭЛЗ-НВ-1 обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах [8, 10], однако электроды ЦН-6Л, ЦН-12М, ЦН-12М/К2 образуют наплавленный металл, который склонен к образованию задиров в процессе эксплуатации. Поэтому применение этих электродов ограничено вследствие повышенной склонности к задиранию и сложного процесса наплавки.

В соответствии с [8] повышение твердости металла, наплавленного электродами марки УОНИ-13/Н1-БК и ЭЛЗ-НВ-1, достигается путем проведения термической обработки. Однако, как в случае с деталями, наплавленными порошковыми проволоками марок ПП-АН177 и ПП-АН177А после термической обработки наплавленные детали подвергаются межкристаллитной коррозии, за счет выделения а- и у2-фаз, имеющих повышенную массовую долю и увеличенный размер зерен, а также наличия карбидов типа М23С6 и нитридов хрома.

В работе [15] описаны результаты исследования износо- и коррозионной стойкости наплавленных хромистых сталей содержащих 13,0...38,0 мас.% Сг, а также хромоникелевых содержащих 13,0...28,0 мас.% Сг и 2,0...24,0 мас.% N1 в щелочной среде. Отмечено, что износостойкость хромистых сталей заметно повышается при содержании Сг более 17,0%. Влияние никеля на износостойкость сталей зависит от соотношения Сг и N1. Увеличение концентрации никеля 5,0...6,0 мас.% положительно сказывается на износостойкости сталей с содержанием хрома до 21,0 мас.%, при содержании хрома 25,0...28,0 мас.%, оптимальное содержание никеля 17,0 мас.%.

Увеличение концентрации никеля сверх указанных пределов приводит к постепенному снижению износостойкости. Однако чрезмерное увеличение содержания лишь только двух легирующих элементов Сг и N1 в сталях и сплавах не приводит к значительному росту износостойкости и твердости и не

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Назарько Александр Сергеевич, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ТУ 25.93.15-509-02067862-2022 Прутки наплавочные литые ПНЛ-04Х27Н7М3Д2Б. Технические условия.

2. Патент РФ № 2705273, 07.11.2019. Состав для наплавки детали // Патент России № 2705273. 2018. Бюл. № 31. / Назарько А.С. [и др.].

3. Патент РФ № 2801506, 09.08.2023. Литейная оснастка по изготовлению прутков для аргонодуговой наплавки // Патент России № 2801506. 2023. Бюл. № 22. / Назарько А.С. [и др.].

4. Патент РФ № 2801507, 09.08.2023. Установка по изготовлению прутков для аргонодуговой наплавки // Патент России № 2801507. 2023. Бюл. № 22. / Назарько А.С. [и др.].

5. Фрумин И.И. Автоматическая электродуговая наплавка. Харьков: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1961. 421 с.

6. Stellite Alloys. Kennametall Inc. 1600 Technolgy Way Latrobe, PA 15650 USA. Режим доступа: http: //kennametall .com (дата обращения: 01.10.2018).

7. ГОСТ 26101-84. Проволока порошковая наплавочная. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1984. 24 с.

8. ГОСТ 33258-2015. Арматура трубопроводная. Наплавка и контроль качества наплавленных поверхностей. Технические требования. М.: Стандартинформ, 2016. 55 с.

9. СТ ЦКБА 053-2008. Арматура трубопроводная. Наплавка и контроль качества наплавленных поверхностей. Технические требования. М.: ЗАО «НПФ «ЦКБА», 2008. 65 с.

10. СТ ЦКБА 098-2011. Арматура трубопроводная. Ремонт наплавки. Технические требования. М.: ЗАО «НПФ «ЦКБА», 2011. 36 с.

11. Назарько А.С., Пломодьяло Р.Л., Демонов М.С. Коррозионно-износостойкие наплавочные материалы для деталей насосов и запорной

арматуры (применение, свойства и способы их наплавки) // Механика, оборудование, материалы и технологии: материалы Международной научно-практической конференции. 2019. С. 218-223.

12. Юзвенко Ю.А. Порошковые проволоки для наплавки // Автоматическая сварка. 1972. №5. С. 67-70.

13. Костенко Г.Е. Исследование и разработка износокоррозионностойких материалов для наплавки быстроизнашивающихся деталей химического оборудования, работающего в контакте с агрессивными средами: дис. ...канд. техн. наук: 05.04.05. - Северодонецк, 1975. 222 с.

14. ГОСТ 10051-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Типы. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. 8 с.

15. Меличенко С.Л. Износостойкость наплавленных хромистых и хромоникелевых сталей при трении в щелочной среде // Автоматическая сварка. 1971. №1. С. 35-38.

16. ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2008. 19 с.

17. ГОСТ 21449-75. Прутки для наплавки. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1994. 11 с.

18. Воронков Б.Д., Виноградов Ю.М., Лазарев Г.Е., Лебедев Б.И., Михалин В.М., Теплицкий Е.Я.. Износостойкие материалы в химическом машиностроении. Справочник. Под ред. д-ра техн. наук Ю.М. Виноградова. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1977. 256 с.

19. ГОСТ 21448-75. Порошки из сплавов для наплавки. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1993. 15 с.

20. Фрумин И.И. Никелевые сплавы для наплавки уплотнительных поверхностей арматуры // Автоматическая сварка. 1968. №9. С. 26-29.

21. Influence of chemical composition of wear-resistant hard-facing materials on the tendency to formation of hot cracks during weld facing. Nazarko A., Plomodyalo R. // Materials Today: Proceedings, International. 2019. p. 2422-2424.

22. Effect of molybdenum on the hot-tearing susceptibility of the Ni-Cr-Mo-B system. Nazarko A.S., Plomodyalo R.L., Dmitrenko D.V. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. p. 012-019.

23. Влияние молибдена на склонность к образованию горячих трещин системы Ni-Cr-Mo-B. Назарько А.С., Пломодьяло Р.Л., Дмитренко Д.В. // Электронно-лучевая сварка и смежные технологии. Материалы Третьей международной конференции. 2020. С. 109-114.

24. Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию для предохранительных вентилей высокого давления производства фирмы Böhler Hochdrucktechnik. 2006. 5 с.

25. Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. «Наука». 1976. 139 с.

26. Разработка и исследование влияния на структурообразование и физико-механические свойства технологических режимов нанесения новых многокомпонентных материалов для повышения износостойкости, надежности и увеличения жизненного цикла быстроизнашивающихся изделий рабочих органов почвообрабатывающих сельскохозяйственных машин. Пломодьяло Р.Л., Назарько А.С., Озолин А.В., Обозний В.С. Отчет о НИР в рамках гранта Кубанского научного фонда по проекту МФИ-20.1-12/20 от 15 июля 2020 г.

27. Пустыльник Е.И. Статические методы анализа и обработки наблюдений. «Наука». 1968. 290 с.

28. В.В. Налимов. Теория эксперимента. «Наука», 1971. 209 с.

29. В.В.Налимов. Применение математической статистики при анализе вещества. «Физматгиз», 1960. 431 с.

30. Ю.П. Адлер. Введение в планирование эксперимента. Изд-во «Металлургия», 1968. 155 с.

31. У. Росс Эшби. Введение в кибернетику. Изд-во «Иностранная литература», 1959. 432 с.

32. Горин М.В. Совершенствование наплавочного материала для повышения стойкости прессового инструмента горячего деформирования

медных сплавов: дис. ...канд. техн. наук: 05.03.06. - Екатеринбург, 2009. 133 с.

33. ОСТ 26-07-2054-83. Арматура трубопроводная. Наплавка уплотнительных поверхностей деталей электродами марки УОНИ-13/Н1-БК. Технические требования. 1983. 18 с.

34. Пломодьяло Р.Л., Назарько А.С., Штоколов С.С. Влияние термической обработки на структуру и свойства покрытий, полученных наплавкой литыми прутками // Сварка и диагностика. 2021. № 1. С. 37-40.

35. Пломодьяло Р.Л., Назарько А.С., Штоколов С.С. Влияние режимов термического старения на триботехнические и коррозионные свойства наплавленного металла, полученного литыми прутками // Сварка и диагностика. 2022. №2. С. 58-63.

36. Пломодьяло Р.Л., Назарько А.С., Штоколов С.С. Влияние режимов термического старения на фазовые и структурные превращения в наплавленном металле, полученном литыми прутками // Сварка и диагностика. 2022. № 1. С. 56-60.

37. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. Изд-во «Наука», 1965. 341 с.

38. ГОСТ 5632-2014. Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. М.: Стандартинформ, 2014. 54 с.

39. ГОСТ 4757-91. Феррохром. Технические требования и условия поставки. М.: Стандартинформ, 2011. 12 с.

40. ГОСТ 4755-91. Ферромарганец. Технические требования и условия поставки. М.: Стандартинформ, 2011. 8 с.

41. ГОСТ 1415-93. Ферросилиций. Технические требования и условия поставки. М.: Стандартинформ, 2011. 14 с.

42. ГОСТ 4759-91. Ферромолибден. Технические требования и условия поставки. М.: Стандартинформ, 2011. 7 с.

43. ГОСТ 859-2014. Медь. Марки. М.: Стандартинформ, 2015. 9 с.

44. ГОСТ 123-2018. Кобальт. Технические условия. М.: Стандартинформ,

2018. 11 с.

45. ГОСТ 16773-2003. Феррониобий. Технические требования и условия поставки. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. 12 с.

46. ТУ 48-4-280-91. Ферроцерий (мишметалл). Технические условия. ООО «Вега Прайм». 1991. 47 с.

47. Производство стальных отливок: учебник для вузов / Л.Я. Козлов [и др.]. - М.: МИСИС, 2003. 352 с.

48. ГОСТ 7122-81. Швы сварные и металл наплавленный. Методы отбора проб для определения химического состава. М.: Издательство стандартов, 1995. 7 с.

49. Пломодьяло Р.Л., Назарько А.С., Штоколов С.С. Исследование горячего растрескивания и кристаллизации наплавленного металла, полученного литыми прутками // Сварка и диагностика. 2021. № 5. С. 51-56.

50. ГОСТ 26389-84. Соединения сварные. Методы испытаний на сопротивляемость образованию горячих трещин при сварке плавлением. М.: Издательство стандартов, 1985. 27 с.

51. J.C. Lippold, W.F. Savage. Solidification of Austenitic Stainless Steel Weldments: Part I - A Proposed Mechanism // Welding journal. 1979. p. 362-374.

52. ГОСТ Р 53686-2009. Сварка. Определение содержания ферритной фазы в металле сварного шва аустенитных и двухфазных феррито-аустенитных хромоникелевых коррозионностойких сталей. М.: Стандартинформ, 2011. 39 с.

53. ГОСТ Р 57180-2016. Соединения сварные. Методы определения механических свойств, макроструктуры и микроструктуры. М.: Стандартинформ, 2019. 24 с.

54. ГОСТ 9013-59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. 10 с.

55. ГОСТ 2999-75. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу. М.: Издательство стандартов, 1987. 31 с.

56. Еремин Е.Н., Лосев А.С., Бородихин С.А., Филиппов Ю.О., Пономарев И.А., Маталасова А.Е. Влияние термической обработки на

структуру и свойства покрытий на основе мартенситной хромистой стали, полученных наплавкой порошковой проволокой // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2017. Т. 1, № 2. С. 41-48.

57. ГОСТ 6032-2017. Стали и сплавы коррозионно-стойкие. Методы испытаний на стойкость против межкристаллитной коррозии. М.: Стандартинформ, 2017. 36 с.

58. Коррозия и защита химической аппаратуры, т.8. Азотная промышленность. Сухотин А.М., Беренблит В.М. Химия. 1972. 320 с.

59. Nazarko A.S., Plomodyalo R.L. Optimization of Deposited Coating Chemical Composition during Operation in Urea Medium // MATEC Web of Conferences. 2021. p. 02001.

60. ГОСТ 23.224-86. Обеспечение износостойкости изделий. Методы оценки износостойкости восстановленных деталей. М.: Стандартинформ, 2005. 20 с.

61. 2.779.013-01 ТО. Машина для испытания материалов на трение и износ 2070 СМТ-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1981. 69 с.

62. Influence of Composition and Structure on Wear Resistance of Deposited Metal. Nazarko A., Plomodyalo R. // Key Engineering Materials. 2022. 910 KEM. p. 1063-1068.

63. Плаксина Л.Т. Совершенствование составов электродов для наплавки алюминиевых бронз на сталь: дис. ...канд. техн. наук: 05.02.10. - Екатеринбург, 2010. 174 с.

64. Пломодьяло Р.Л., Назарько А.С., Штоколов С.С. Исследование технологических параметров изготовления литых наплавочных прутков методом вакуумного всасывания расплавленного металла и режимов наплавки // Сварка и диагностика. 2023. №2. С. 52-57.

65. Фурман И.Е. Совершенствование составов и способов литья кобальтовых стеллитов: дис. ...канд. техн. наук: 05.16.04. - Екатеринбург, 2007.

148 с.

66. Гуркин С.В. Разработка технологии плазменно - порошковой наплавки антифрикционных покрытий на базе сплавов баббита при изготовлении и восстановлении подшипников скольжения: дис. ...канд. техн. наук: 05.02.10. - Москва, 2019. 121 с.

67. J.C. Lippold, W.F. Savage. Solidification of Austenitic Stainless Steel Weldments: Part III - The Effect of Solidification Behavior on Hot Cracking Susceptibility // Welding journal. 1982. p. 388-396.

68. D.E. Nelson, W.A. Baeslak, J.C. Lippold. An Investigation of Weld Hot Cracking in Duplex Steels // Welding journal. 1987. p. 241-250.

69. J.C. Lippold, W.A. Baeslak, I. Varol. Heat-Affected Zone Liquation Cracking in Austenitic and Duplex Stainless Steels // Welding journal. 1992. p. 1-14.

70. Коберник Н.В. Разработка элементов теории и технологических приемов экзогенного модифицирования и армирования наплавленного металла: дис. ...док. техн. наук: 05.02.10. - Москва, 2018. 408 с.

71. Гаврилов С.Н. Разработка самозащитной порошковой проволоки для сварки аустенитных хромоникелевых сталей в монтажных условиях: дис. ...канд. техн. наук: 05.03.06. - Ростов-на-Дону, 2007. 210 с.

72. Characterizations of dissimilar S32205/316L welds using austenitic, super-austenitic and super-duplex filler metals / A. Taheri [et al.] // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2020. Vol. 27. №1. p. 119-127.

73. J.C. Lippold, W.F. Savage. Solidification of Austenitic Stainless Steel Weldments: Part 2 - The Effect of Alloy Composition on Ferrite Morphology // Welding journal. 1980. p. 48-58.

74. Microstructural characterization and mechanical properties of K-TIG welded SAF2205/AISI316L dissimilar joint / Z. Fei [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. 2019. Vol. 45. p. 340-355.

75. G.L. Leone, H.W. Kerr. The Ferrite to Austenite Transformation in Stainless Steels // Welding journal. 1982. p. 13-22.

76. The effect of cooling rate on the solidification and microstructure evolution

in duplex stainless steel / D.S. Petrovic [et al.] // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2012. Vol. 109. №3. p. 1185-1191.

77. D.J. Kotecki. Ferrite Control in Duplex Steel Weld Metal // Welding journal. 1986. p. 273-278.

78. A Comparative Study on the Effect of Electrode on Microstructure and Mechanical Properties of Dissimilar Welds of 2205 Austeno-Ferritic and 316L Austenitic Stainless Steel / J. Verma [et al.] // Materials Transactions. 2016. Vol. 57. №4. p. 494-500.

79. Microstructural characteristics and corrosion behavior of a super duplex stainless steel casting / M. Martins [et al.] // Materials Characterization. 2009. Vol. 60. №2. p. 150-155.

80. E.J. Barnhouse, J.C. Lippold. Microstructure/Property Relationships in Dissimilar Welds between Duplex Stainless Steels and Carbon Steels // Welding journal. 1998. p. 477-487.

81. L. Karlsson, L. Ryen, S. Pak. Precipitation of Intermetallic Phases in 22% Cr Duplex Stainless Weld Metals // Welding journal. 1995. p. 28-40.

82. Martins M., Casteletti LC. Heat treatment temperature influence on ASTM A890 GR 6A super duplex stainless steel microstructure // Mater Charact. 2005. №55. p. 225-233.

83. Karlsson L., Bengtsson L., Rolander U., Pak S. The kinetics of intermetallic phase formation in duplex stainless weld metals and their influence on mechanical properties // Proceedings of the ASS Application Stainless Steel. 1992. Vol. 1. p. 335-344.

84. Ф.Ф. Химушин. Нержавеющие стали. Изд-во «Металлургия», 1967.

800 с.

85. Перовская М.В. Создание износостойких и коррозионно-стойких слоев методами вневакуумной электронно-лучевой закалки и наплавки: дис. ...канд. техн. наук: 05.03.06, 05.16.01. - Томск, 2007. 173 с.

86. Пломодьяло Р.Л., Назарько А.С., Озолин А.В., Обозний В.С. Влияние режимов термической обработки на осаждение карбидов и нитридов в

наплавленном металле // Передовые исследования Кубани. 2022. С. 195-200.

87. D.J. Kotecki. Heat Treatment of Duplex Stainless Steel Weld Metals // Welding journal. 1989. p. 431-441.

88. Optimization of cast rods' composition for corrosion-resistant facing of sealing surfaces of clamp seal urea service valves // Materials Today: Proceedings. 2021. p. 1669-1671.

89. Padilha, Angelo Fernando, et al. Duplex Stainless Steels: A Dozen of Significant Phase Transformations // Defect and Diffusion Forum. Vol. 322, Trans Tech Publications, Ltd. Mar. 2012. p. 163-174.

90. Салманов М.Н. Разработка высокованадиевых наплавочных материалов и упрочняющих технологий для штампов и пресс-форм: дис. ...канд. техн. наук: 05.03.06. - Барнаул, 2000. 125 с.

91. Абраменко Д.Н. Повышение износостойкости литых деталей грузовых вагонов дуговой наплавкой слоя стали со структурой игольчатого феррита: дис. ...канд. техн. наук: 05.16.01, 05.03.06. - Москва, 2008. 141 с.

92. Назарько А.С., Пломодьяло Р.Л. Влияние типа наплавленного металла на долговечность деталей химического оборудования // Механика, оборудование, материалы и технологии: материалы Международной научно-практической конференции. 2020. С. 68-72.

93. Назарько А.С., Пломодьяло Р.Л., Бондарь Д.Ю. Разработка литого прутка для наплавки запорной арматуры // Механика, оборудование, материалы и технологии: материалы Международной научно-практической конференции. 2018. С. 360-365.

94. Назарько А.С., Пломодьяло Р.Л., Чесебий Д.А. Технические требования, предъявляемые к наплавленным деталям // Механика, оборудование, материалы и технологии: материалы Международной научно-практической конференции. 2021. С. 233-242.

ПРИЛОЖЕНИЕ П.1. ТУ 25.93.15-509-02067862-2022. Прутки наплавочные литые ПНЛ-04Х27Н7М3Д2Б. Технические условия

П.2. Справка о внедрении результатов исследования

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ

«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО МОНТАЖНЫМ РАБОТАМ»

350020, г. Краснодар, ул. Красная, 155/2, офис 500 тел./факс.[phone] «туи'.ниимонтаж.рф, E-mail:[e-mail]

ОГРН 1152308001361, ИНН/КПП 2308110433/230801001, ОКПО 01411389

ЯВЛЯЕТСЯ ЧЛЕНОМ СРО Ассоциация «НАКС», СВИДЕТЕЛЬСТВО О ЧЛЕНСТВЕ № 00036

С-ФО@ф Ш

06.06.2023 г. № 087 На №

СПРАВКА

о внедрении результатов исследования, полученных в диссертационной работе Назарько Александра Сергеевича «Разработка наплавочных материалов для повышения коррозионной и износостойкости деталей химического оборудования», предоставленной на соискание ученой степени кандидата

технических наук

г.

Настоящая справка свидетельствует о том, что в ООО «НИИМонтаж» внедрена часть результатов исследований, выполненных по теме диссертационной работы Назарько A.C.

Результаты исследования, проведенные Назарько A.C., легли в основу при разработке и изготовлении опытной партии наплавочных литых прутков. Полученные присадочные материалы способствуют повышению износостойкости наплавленных элементов запорной арматуры, после термического старения, эксплуатирующихся в условиях высокого давления, температуры и агрессивных сред.

На основании результатов, полученных в диссертационной работе Назарько A.C., были разработаны и согласованы Технические условия ТУ 25.93.15-509-02067862-2022 на прутки наплавочные литые ПНЛ-04Х27Н7МЗД2Б.

Генералы

[токолов С.А.

П.3. Акт о внедрении научно-технических разработок

Общество с ограниченной ответственностью «ГидроМашСервис»

ИНН 2309127380 КПП 230901001 р/с 4070281093000000354 в Отделение №8619 Сбербанка России г. Краснодар к/с 30101810100000000602 БИК 040349602

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор ООО «Пур^^а ш С е р в и с »

С.А. Алврцян 20¿3 г.

VdjooY-

АКТ

о внедрении научно-технических разработок

Мы, нижеподписавшиеся, Алврцян A.C. - главный инженер ООО «ГидроМашСервис», Лымарь И.В. - начальник сварочного участка ООО «ГидроМашСервис», Пломодьяло Р.Л. -руководитель НИР, заведующий кафедрой инженерии систем управления, материалов и технологий в машиностроении и Назарько A.C. - исполнитель НИР, старший преподаватель кафедры инженерии систем управления, материалов и технологий в машиностроении составили настоящий акт о том, что результаты НИР «Разработка наплавочных материалов для повышения коррозионной и износостойкости деталей химического оборудования», выполненные на основании договора между ООО «ГидроМашСервис» и ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВО «КубГТУ») для дальнейшего применения наплавочных материалов и технологии изготовления (восстановления) деталей химического оборудования на ООО «ГидроМашСервис», внедрены в производство на ООО «ГидроМашСервис».

Назначение внедренных разработок: наплавочные материалы и технология для изготовления (восстановления) и упрочнения наплавкой деталей химического оборудования, работающего в контакте с агрессивными средами.

Вид внедрения: изготовление и поставка литых прутков для наплавки уплотнительных поверхностей запорной, регулирующей и предохранительной арматуры. Технология и техника наплавки седел арматуры.

Эффективность внедрения:

1. Организаинонно-техннческие преимущества: улучшение эксплуатационных характеристик за счет повышения коррозионной и износостойкости наплавленных деталей в 2,0...2,5 раза.

2. Социальный эффект: развитие научных знаний в области теоретических и технологических основ наплавки износостойкими и коррозионностойкими материалами, а также повышение квалификации и компетенций сотрудников ООО «ГидроМашСервис» в данной области знаний.

3. Экономический эффект: достигается за счет снижения затрат на изготовление и восстановление изнашивающихся деталей и повышения ритмичности работы химического оборудования.

Годовой экономический эффект составляет 2376000 (два миллиона триста семьдесят шесть тысяч)рублей.

От ООО «ГидроМашСервис»

Главный

лврцян A.C.

Ик сварочного участка

Лымарь И.В.

От ФГБОУ ВО «КубГТУ»

Руководитель HV

1/С, яОцент

Пломодьяло Р.Л.

Назарько A.C.

П.4. Акт об использовании результатов диссертационной работы

П.5. Письмо-отзыв о результатах выполненной НИР

Л

I осжирпюршшя яРосюсмосв Акционерное обшгпво

«государственный космическим нау чно-производственный центр имени м. в. хруничева»

(АО «ГКНПЦ им. М. В. Хруннчева»)

Конструкторское бюро «Арматура» -

филиал АО «ГКНПЦ имени М В. Хруничева»

Смяшшелгадеи ул 122. Ы.та.|и<ирск* об*. т. Коаро*60140». -с.1 <-t*ZJ2) JI-U6K. ОЛИ Л7774Ш1НМ, ИНН Villi ТТЗОУЮГПЭЭОМЗОО!

н>.ч

Заведующему кафедрой инженерии, систем управления, материалов н технологии в машиностроении Ф1ЪОУ ВО "Куб1ТУ". кандидату технических наук

_пломодьяло рл. _

E-mail: nazarkoalcksandrVliramblcr.nj

Уважаемый Роман Леонидович!

В ответ на Ваше письмо сообщаю нате мнение о результатах выполненной НИР на тему "Разработка наплавочных материалов для повышения коррозионной и износостойкости деталей химического оборудования".

1. Проведенные исследования направлены на решение актуальной научно-технической задачи, связанной с повышением эксплуатационной надежности клапанных пар в ответственных узлах изделий гидронневмоавгомагики различного назначения.

2. К основным результатам работы следует отнести получение материалов и технологий для изготовления и упрочнения наплавкой быстроизнашивающихся деталей химического оборудования, работающего в контакте с агрессивными средами.

3. 'Эффективность внедрения полученных результата заключается в улучшении эксплуатационных характеристик (ресурса работы) клапанных узлов за счет повышения износостойкости клапанных пар из предложенных материалов в 2-2,5 раза.

4. Следует отметить, что предложенные наилавочные материалы и тсхнаюгин изготовления являются научно обоснованными и имеют существенное значение при использовании в процессе создания агрегатов и систем технологического оборудования, работающего в условиях агрессивных сред.

5. Полученные в работе результаты имеют, на наш взгляд, как научную, так и практическую значимость в указанной области их использования.

С уважением.

Первый заместитель главно:

конструктора КБ "Армату/

АО "ПСНПЦ имени М.В

кандидат технических и,

Начальник научпо-иссл! отдела КЬ "Арматура" -АО "ПСНПЦ имени M В доктор технических наук

Н.А. Bo.io.hiii

E.V1. Халатов

0075540

П.6. Протокол испытаний на межкристаллитную коррозию №001

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО МОНТАЖНЫМ РАБОТАМ» АТТЕСТОВАННАЯ ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ Свидетельство № ИЛ/ЛРИ-00312, срок действия - до 17 февраля 2022 г. 350020, г. Краснодар, ул. Красная, 155/2,, офис 500, тел./факс.(861} 255-54-58 www.niimontag.ru, Е-таМ:пмтоп1ак@>таН.ги ОГРН 1152308001361, ИНН/КПП 2308110433/230801001, 0КП0 01411389

ЯВЛЯЕТСЯ ЧЛЕНОМ СРО Ассоциация «НАКС», СВИДЕТЕЛЬСТВО О ЧЛЕНСТВЕ №00036 С^^ Сз^ (3) 1

| Протокол испытаний на межкристаллитную коррозию №001 | от 28.11.2018 г. |

Наименование организации заказчика:|Назарько Александр Сергеевич

Объект: Прутки наплавочные литые; плавка №47

Вид образца: Наплавленный металл

Химический состав: С -0,06; Э - 0,21; Мп -0,51; Сг- 27,3; N1 -6,2; Мо- 2.57; N - 0,23; Си - 2,03; Со - 0,15; N6-0,66; Се - 0,08; Ре - остальное

Проведение испытаний и оценка качества в соответствии с требованиями: |ГОСТ 6032-2017

| _Результаты испытаний на МКК

№ образца Режим термической обработки Метод испытаний, продолжительность испытаний Размер образца, мм Скорость коррозии (Vk) по циклам, мм/год Оценка результатов испытаний

1 1. Нагрев до температуры 850 "С. 2. Время выдержки 3 часа. 3. Охлаждение на воздухе. ДУ, 240 часов (пять циклов по 48 часов) 69x20x3 0,2 0,3 0,15 0,1 0,11 Не склонен к МКК

2 69x20x3 0,15 0,3 0,14 0,13 0,12 Не склонен к МКК

3 69x20x3 0,17 0,29 0,15 0,12 0,12 Не склонен к МКК

4 69x20x3 0,18 0,28 0,12 0,11 0,10 Не склонен к МКК

В результате испытаний выявлено, что образцы наплавленного металла не склонны к МКК. Коитроль выполнил Ковалев Ю В Ч; НОАЛ-0006-02-1146-16 до 04.2019г

>6 уд .срок jetemu

Начальник лаборатории

Ковалёв Ю В

У» НОАП-0006-02-1146-16 до 04 2019г

Ht ух .срок дсйсниа

от 28 11.2018 г

от 28 11.2018 г

169

П.7. Акт испытаний

Общество с ограниченной ответственностью «ГидроМашСервис»

ИНН 2309127380 КПП 230901001 р/с 4070281093000000354 в Отделение №8619 Сбербанка России г. Краснодар к/с 30101810100000000602 БИК 040349602

испытаний седел предохранительных клапанов высокого давления «Böhler Hochdrucktechnik», наплавленных полуавтоматическим аргонодуговым способом неплавящимся электродом с использованием литых наплавочных прутков

ПНЛ-04Х27Н7МЗД2Б

Мы, нижеподписавшиеся, Алврцян A.C. - главный инженер ООО «ГидроМашСервис», Лымарь И.В. - начальник сварочного участка ООО «ГидроМашСервис» составили настоящий акт о том, что ООО «ГидроМашСервис» проведены натурные испытания седел предохранительных клапанов высокого давления «Böhler Hochdrucktechnik», уплотнительные поверхности которых наплавляли литыми наплавочными прутками ПНЛ-04Х27Н7МЗД2Б, разработанными Назарько A.C., Пломодьяло Р.Л. (ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»).

Испытывали седла предохранительных клапанов высокого давления в условиях «плава» карбамида при давлении 20 МПа и температуре 200 °С в цехе производства карбамида (мочевины).

По результатам испытаний оценивали характер коррозионно-механического износа как наплавленных, так и штатных седел клапанов. Установлено, что по сравнению со штатными седлами, уплотнительная поверхность которых была сильно изношены, наплавленные седла отличались меньшим износом.

Результаты сравнительных промышленных испытаний показали высокую работоспособность уплотнительных поверхностей предохранительных клапанов высокого давления изготовленных и упрочненных разработанными литыми наплавочными прутками.

Так, уплотнительные поверхности седел клапанов, наплавленные литыми прутками ПНЛ-04Х27Н7МЗД2Б. после работы в течение 4320 часов в среде «плава» карбамида при давлении 20 МПа и температуре 200 °С не имели следов коррозии и не были подвержены износу и задиранию. Возможно, дальнейшее применение предохранительных клапанов высокого давления для определения действительного ресурса уплотнительных поверхностей седел.

Аналогичные седла клапанов высокого давления, упрочненные ручной электродуговой наплавкой покрытыми электродами марки ЭЛЗ-НВ-1, рекомендованными ЗАО «НПФ «ЦКБА», выходят из строя через 1600...2000 часов работы, вследствие коррозионного износа, и не подлежат восстановлению.

Применяемые производителем седла клапанов из стали марки 1.4435 (аналог 03X17H14M3) подвергаются износу в пределах 1,3...1,5 мм за 1300...1500 часов работы, в

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор

АКТ