Версия для печати

Ремонт и восстановление

Восстановление дуговой наплавкой под флюсом штоков и плунжеров шахтных гидрокрепей

Штоки и плунжеры гидрокрепей (рис. 1) солевых и угольных шахт эксплуатируются в условиях абразивного изнашивания и коррозионного воздействия влажной атмосферы и шахтных вод. Для повышения срока службы этих деталей в процессе изготовления их рабочие поверхности подвергают электролитическому хромированию.
Как правило, толщина хромового покрытия не превышает 50 мкм. Являясь активным металлом, хром легко пассивируется, приобретая повышенную коррозионную стойкость в ряде агрессивных сред: в атмосфере и растворах азотной кислоты, в сероводороде, в органических кислотах и, в том числе, в растворах многих солей, характерных для шахтных вод. Кроме того, хром имеет высокую твердость (800–1000 НВ) и относительно небольшой коэффициент трения (коэффициент трения для хрома по стали f = 0,16; для хрома по хрому f = 0,12), что обеспечивает хромовому покрытию высокую стойкость против абразивного изнашивания и изнашивания схватыванием при эксплуатации штоков и плунжеров шахтных гидрокрепей.

К недостаткам хромирования следует отнести, прежде всего, высокую экологическую вредность самого процесса электролитического нанесения покрытий. При этом относительно небольшая толщина хромового покрытия приводит к тому, что оно в результате местных повреждений преждевременно выходит из строя (рис. 2). В результате нарушается герметичность гидравлической пары, что, в конечном итоге, приводит к снижению безопасности выполнения шахтных работ.
Восстановить изношенные штоки и плунжеры, которые изготавливают из сталей 30Х или 30ХГСА, и обеспечить им высокие эксплуатационные свойства можно с помощью дуговой наплавки под флюсом. Как показывает опыт, восстановливать этим методом можно штоки и плунжеры диаметрами более 80 мм и длиной до 1300 мм. Разработаны две технологии наплавки штоков и плунжеров. Одна из них предусматривает применение низколегированной электродной проволоки Нп–30ХГСА диаметром 1,6–2,0 мм и флюса АН–348. Первый валик наплавляют по кольцу, затем наплавку ведут по винтовой линии. Последний валик также наплавляют по кольцу (рис. 3).
Учитывая небольшой износ деталей, выполняют однослойную наплавку. Во избежание перегрева наплавку восстанавливаемых деталей, особенно небольшого диаметра, ведут с охлаждением сжатым воздухом или водой.
Наплавленный металл в этом случае не является коррозионностойким, поэтому после наплавки шток механически обрабатывают и подвергают электролитическому хромированию. Основным недостатком данной технологии является двухступенчатая схема восстановления с сохранением экологически вредного производства — электролитического хромирования.
В ИЭС им. Е. О. Патона разработана технология наплавки таких деталей, исключающая операцию хромирования. При использовании этой технологии обеспечивают высокие антикоррозионые и износостойкие свойства уже в первом слое наплавленного металла относительно небольшой толщины. Кроме того, важным преимуществом разработанной технологии является возможность выполнять наплавку по остаткам хромового гальванического покрытия.
Для реализации технологии разработана порошковая проволока ПП–АН165, обеспечивающая уже в первом наплавленном слое получение нержавеющего хромистого металла мартенситно-ферритного класса. Наплавленный металл этого типа по сравнению с хромоникелевыми аустенитными нержавеющими сталями типа Х18Н9Т имеет достаточно высокую твердость — 35–45 HRCэ, что обеспечивает ему высокую стойкость против абразивного изнашивания.
Впервые технология наплавки и порошковая проволока ПП–АН165 были опробованы при наплавке штоков гидравлических устройств проходческих комбайнов, эксплуатирующихся в шахтах по добыче калийных удобрений. Наплавку штоков вели на установке для автоматической дуговой наплавки У 653 с источником питания ВДУ 506. За счет однослойной наплавки достигается достаточно высокая производительность процесса. Например, наплавку штока диаметром 120 мм с длиной наплавляемой поверхности около 800 мм выполняли примерно за 1,5 ч. Производственный опыт показал, что штоки, наплавленные дуговым способом порошковой проволокой ПП–АН165 под флюсом АН–26, имеют высокую стойкость против коррозии и абразивного изнашивания.

Аналогичным образом наплавляли штоки и плунжеры гидрокрепей угольных шахт. Наплавку вели на установке, выполненной на базе токарного станка, с автоматом А 1406 (рис. 4). Наплавку выполняли по винтовой линии. Шаг наплавки можно изменять в широких пределах в зависимости от диаметра наплавляемой детали и диаметра применяемой наплавочной проволоки. Технология наплавки обеспечивает качественное формирование наплавленного слоя, перепад неровностей соседних валиков составляет 0,5–0,7 мм.
Проведенные опытно-промышленные испытания показали, что в угольных шахтах коррозионная стойкость деталей, наплавленных порошковой проволокой ПП–АН165, была недостаточно высокой. По-видимому, шахтные воды и влага в атмосфере угольных шахт оказывают большее коррозионное воздействие на наплавленный слой, чем в соляных шахтах.
Анализ показывает, что в шахтных водах угольных шахт в больших количествах присутствуют сульфаты железа, магния, алюминия и некоторых других элементов. В результате гидролитического расщепления сульфатов шахтная вода приобретает высокую агрессивность, особенно при рН ≤ 3.
С учетом этих особенностей среды угольных шахт были проведены исследования коррозионной стойкости металла, наплавленного опытной порошковой проволокой, обеспечивающей получение хромистого нержавеющего металла мартенситного и мартенситно-ферритного классов, на образцы из стали 30ХГСА. Твердость металла, наплавленного этой проволокой, составила 35–45 HRCэ.

На рис. 5 показан внешний вид образцов, наплавленных одиночными валиками и с перекрытием соседних валиков, после испытаний коррозионной стойкости. В качестве эталона использовали образцы, наплавленные сплошной проволокой аустенитного класса Св–08Х20Н10Г7Т. Твердость металла, наплавленного этой проволокой, составляла 15–20 HRCэ. В качестве коррозионной среды использовали синтетическую шахтную воду, содержащую сульфаты железа, магния и алюминия, взятые в определенной пропорции. Показатель рН этой воды равнялся 2,5.
Исследования показали, что коррозионная стойкость металла, наплавленного опытной порошковой проволокой, увеличивается с ростом содержания хрома. С учетом этого был скорректирован состав шихты порошковой проволоки ПП–АН165, и теперь ее изготавливают в двух модификациях: первая — для наплавки деталей гидрокрепей соляных шахт, вторая — для наплавки аналогичных деталей угольных шахт.
Производственный опыт показывает, что наплавка штоков шахтных гидрокрепей этой проволокой позволяет исключить операцию хромирования и значительно снизить себестоимость восстановления изношенных деталей при сохранении высокой износо- и коррозионной стойкости.
Предыдущая Следующая

Новости

2019.04.15 Семинар ANSYS 2019R1. Комплексный подход при оценке целостности оборудования и трубопроводов I контура АЭС с помощью связанных расчетов в ANSYS и Relap Code.
2018.04.14 Опубликована Программа международной конференции «Титан 2018. Производство и применение в Украине»
2018.01.07 Сайт перешел на безопасный HTTPS протокол.
2017.07.19 Новый раздел сайта Достижения
2017.03.03 24.01.2017 прошел семинар «Сварочные материалы», посвященный 90-летию со дня рождения академика Игоря Константиновича Походни (Подробнее)
2017.03.03 Создание совместного китайско-украинского научно-исследовательского центра «Чжунзи-Патон» в области сварочных технологий в г. Яньтай, КНР (Подробнее)
Новая страница Государственное предприятие Научно-производственный центр «Титан»
Распродажа

Распродажа сварочного оборудования

Цена ниже цены производителя!

Рекомендуем посетить обновленный сайт журнала "Сварщик"!

Получен Сертификат на аппараты серии ЕКВЗ-300 ПАТОНМЕД®!

Контакты:

Научно-технический комплекс "Институт электросварки им. Е. О. Патона" (НТК ИЭС) НАН Украины
03150 Украина, г. Киев, ул. Антоновича, 66
телефон/факс: (+38044) 2875529
E-mail: office@stc-paton.com
            proskudin@ntk.in.ua
Обучение персонала сварочного производства и сертификация продукции сварочного и родственных производств
Телефон для справок: (+38044) 456-63-30