МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Российский государственный университет нефти и газа
имени
УТВЕРЖДАЮ:
Первый проректор по учебной работе,
___________________
«____»___________2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
реновация деталей нго металлургическими нанотехнологиями
Направление подготовки 151000 «Технологические машины и оборудование»
Программа подготовки Технологии и менеджмент реновации нефтегазового оборудования
Квалификация выпускника Магистр
Форма обучения ОЧНАЯ
Москва 2013 г.
1. Цели и задачи дисциплины
Целью дисциплины является освоение основных знаний о новых конструкционных технологиях выпускниками магистратуры и создание практической базы применения ими нанотехнологий в реновации нефтегазового оборудования (НГО).
Задачи дисциплины:
- выявить основные исходные данные долговечности и надежности работы НГО (насосостроение, арматуростроение);
- определить основные ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочения деталей НГО;
- определить области применения нанотехнологий в реновации деталий методами литейного производства;
- определить область применения нанотехнологий в реновации деталей НГО методами пластической деформации сплавов;
- оценить экологическую и биологическую безопасность наноматериалов и нанотехнологий;
- провести морфологический анализ выбора технологии получения наноматериалов и их классификацию.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Реновация нефтегазового оборудования металлургическими нанотехнологиями» представляет собой дисциплину по выбору профессионального цикла дисциплин и относится к направлению «Технологические машины и оборудование». Дисциплина базируется на курсах профессиональных циклов, читаемых в первых двух семестрах.
3. компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общекультурные и общепрофессиональные компетенции при освоении ООП ВПО, реализующей ФГОС ВПО:
- способность самостоятельно совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);
- способность к обобщению, анализу, критическому осмыслению, систематизации, прогнозированию при постановке целей в сфере профессиональной деятельности с выбором путей их достижения (ОК-2);
- способность выбирать аналитические и численные методы при разработке математических моделей машин, приводов, оборудования, систем, технологических процессов в машиностроении (ОК-6);
- способность свободно пользоваться литературной и деловой письменной и устной речью на русском языке, умение создавать и редактировать тексты профессионального назначения, владение иностранным языком как средством делового общения (ОК-9);
- умение оценивать технико-экономическую эффективность проектирования, исследования, изготовления машин, приводов, оборудования, систем, технологических процессов, принимать участие в создании системы менеджмента качества на предприятии (ПК-3);
- умение разрабатывать методические и нормативные материалы, а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ (ПК-4);
- способность подготавливать заявки на изобретения и промышленные образцы, организовывать работы по осуществлению авторского надзора при изготовлении, монтаже, наладке, испытаниях и сдаче в эксплуатацию выпускаемых изделий и объектов (ПК-9);
- умение организовывать и проводить научные исследования, связанные с разработкой проектов и программ, проводить работы по стандартизации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов (ПК-19);
- способность подготавливать научно-технические отчеты, обзоры, публикации по результатам выполненных исследований (ПК-21).
В результате освоения дисциплины студент должен демонстрировать следующие результаты полученного образования.
Студент должен знать:
- основные законы и расчетные соотношения квантовой физики и математики, квантовое состояние волны как частицы и частицы как волны (формулу и волны де Бойля, уравнение Шредингера, формулу Холла-Петча, эффекты Холла, I и II законы термодинамики) (ОК-1, 2, 6);
- сущность технологий получения заготовок и формирование деталей методами литья, порошковой металлургии и пластической деформации (ОК-1, 2, 6);
- морфологический анализ выбора прогрессивной технологии деталей НГО (ОК-1, 2, 6);
- сущность технологий получения наноматериалов и их компактирования (ОК-1, 2, 6);
- нормативные материалы по осуществлению разрабатываемых проектов (ОК-1, 2, 6);
- основные стандартные методики определения физико-механических и эксплуатационных свойств наноматериалов, названия справочных и периодических изданий по тематике дисциплины иностранный язык как средство делового общения (ОК-1, 2, 6)
Студент должен уметь:
- разрабатывать технологические процессы и составлять маршрутные карты процессов получения наноматериалов, их использования для реновации деталей НГО методами литья, порошковой металлургии и пластической деформации (ПК-3, 4);
- оформлять отчет, заявку и отзыв на изобретение по тематике дисциплины (ПК-9, 21);
- организовывать и проводить научные исследования и «Круглые столы», связанные с разработкой данного проекта (ПК-19);
- осуществлять экспертизу технической документации (ПК-4, 9);
- проводить расчет экономической эффективности технологических процессов (ПК-3).
Студент должен владеть:
- практическими навыками организации безопасной работы на прессе, приемами формовки и заливки при литье, спекании порошков с использованием маршрутных карт (ПК-19);
- методами наладки прессового и печного оборудования на необходимые технологические режимы (ПК-19);
- методами расчета технологических расплавов при литье, пластической деформации и спекании (ОК-6, ПК-19);
- навыками составления отчетов о проделанной работе с использованием персональных компьютеров (ПК-21);
- практическими навыками работы на стандартном исследовательском оборудовании (ПК-19).
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов
№ п/п | Разделы дисциплины | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов | Коды компетенций | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | |||
Л | ЛР | ПЗ (С) | СР | ||||||
Реновация деталей НГО металлургическими методами | 3 | 1-18 | 18 | 18 | 72 | ||||
1. | Основные проблемы ремонта НГО | 3 | 1 | - | 2 | 4 | ОК-1, 2, 6, 9 ПК-3, 4, 9, 19, 21 | Текущий контроль: 7 неделя – рубежный контроль, 11 неделя – рубежный контроль, Форма промежуточной аттестации: экзмен | |
2. | Основные физические и термодинамические эффекты наносред | 3 | 2-3 | - | 3 | 6 | ОК-1, 2, 6, 9 ПК-3, 4, 9, 19, 21 | ||
3. | Применение нанотехнологий в реновации НГО методами литья | 3 | 3-7 | 6 | 3 | 18 | ОК-1, 2, 6, 9 ПК-3, 4, 9, 19, 21 | ||
4. | Применение нанотехнологий в реновации НГО методами порошковой металлургии | 3 | 8-12 | 6 | 4 | 20 | ОК-1, 2, 6, 9 ПК-3, 4, 9, 19, 21 | ||
5. | Применение нанотехнологий в реновации НГО методами пластической деформации | 3 | 13-17 | 6 | 4 | 20 | ОК-1, 2, 6, 9 ПК-3, 4, 9, 19, 21 | ||
6. | Экологическая и биологическая безопасность нанотехнологий | 3 | 18 | - | 2 | 4 | ОК-1, 2, 6, 9 ПК-3, 4, 9, 19, 21 |
4 .1.Содержание разделов дисциплины
1. Основные проблемы ремонта НГО
Общие понятия реновации деталей. Схема процесса реновации деталей. Оборудование для добычи нефти и газа. Рынок УЭЦН и арматуры. Долговечность работы УЭЦН и арматуры. Причины отказа работы деталей. Реновационные технологии.
2. Основные физические и термодинамические эффекты наносред
Классификация наноматериалов (НМ) и нанотехнологий (НТ) и основные понятия. Способы получения НМ. Особенности термодинамических свойств НМ. Структура наноразмерных материалов. Поверхность, границы, морфология НМ. Особенности теплотехнических свойств НМ
Диффузия в НМ. Механические характеристики НМ.
3. Применение НТ в реновации деталей НГО методами литья
Номенклатура отливок НГО и их долговечность. Модифицирование НМ. Переохлаждение расплава и формирование отливки. Технология создания «булатной» стали. Технология «золь-гель» при ЛВМ лопаток турбин.
4. Применение НТ в реновации деталей НГО методами порошковой металлургии
Классификация изделий из порошковых материалов. Жидкофазное спекание. Способы консолидации порошков. Пористые изделия и катализаторы. Эффект генерации «вторичного» аэрозоля. Номенклатура конструкционных изделий, полученных с использованием НМ. Ремонтно-эксплуатационные смазочные препараты с НМ (реметализаторы и геомодификаторы).
5. Применение НТ в реновации деталей НГО методами пластической деформации
Формула Холла-Петча. Процесс нанофрагментации при пластической деформации. Дисперсионное упрочнение термомеханически обработанного проката. Равноканальное угловое прессование. Знакопеременный изгиб и винтовое прессование. Номенклатура конструкционных деталей, полученных методами пластической деформации.
6. Экономическая и биологическая безопасность
Основные негативные факторы влияния НМ. Техника безопасности и проблема экологии
4.2. Основные темы лабораторных занятий
1. Модифицирование силумина нанодобавками титана с целью реновации армированной отливки (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
2. Исследование технологии получения нанопорошков термическим разложением химических соединений-оксалатов (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
3. Технология устранения трещин в деталях наноразмерной металлонаполненной пластмассой (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
4.3. Основные темы практических занятий
1. Основные проблемы ремонта НГО (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
2. Основные физические и термодинамические эффекты наносред (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
3. Применение нанотехнологий в реновации НГО методами литья (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
4. Применение нанотехнологий в реновации НГО методами порошковой металлургии (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
5. Применение нанотехнологий в реновации НГО методами пластической деформации (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
6. Экологическая и биологическая безопасность нанотехнологий (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Дисциплина «Реновация деталей НГО металлургическими нанотехнологиями» входит составной частью в модуль вариативной части дисциплин профессионального цикла по выбору студента. При реализации программы используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (36 часов), занятия проводятся в виде лабораторных работ в технологическом центре, оснащенном производственным оборудованием, и практических занятий. Самостоятельная работа студентов (72 часа) предусматривает работу под руководством преподавателя (консультации и помощь в подготовке к практическому занятию), а также самостоятельную подготовку к практическим занятиям и лабораторным работам, а также к рубежному контролю.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Оценочными средствами части «Оборудование и оснащение цехов и участков реновационного производства» являются:
- для текущего контроля – работа на практическом занятии и защита лабораторных работ;
- для промежуточной аттестации – рейтинговая система оценки успеваемости студентов защиты лабораторных работ и активности студента на практических занятиях.
Промежуточная аттестация – экзамен.
Перечень примерных вопросов к самостоятельной работе студентов и промежуточной аттестации:
1. Основные проблемы ремонта НГО (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
- Общие понятия реновации деталей.
- Схема процесса реновации деталей.
- Оборудование для добычи нефти и газа.
- Рынок УЭЦН и арматуры.
- Долговечность работы УЭЦН и арматуры.
- Причины отказа работы деталей.
- Реновационные технологии.
2. Основные физические и термодинамические эффекты наносред (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
- Классификация наноматериалов (НМ) и нанотехнологий (НТ).
- Основные понятия нанотехнологий.
- Способы получения НМ.
- Особенности термодинамических свойств НМ.
- Структура наноразмерных материалов.
- Поверхность, границы, морфология НМ.
- Особенности теплотехнических свойств НМ
- Диффузия в НМ.
- Механические характеристики НМ.
3. Применение НТ в реновации деталей НГО методами литья (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
- Номенклатура отливок НГО и их долговечность.
- Модифицирование НМ.
- Переохлаждение расплава и формирование отливки.
- Технология создания «булатной» стали.
- Технология «золь-гель» при ЛВМ лопаток турбин.
4. Применение НТ в реновации деталей НГО методами порошковой металлургии (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
- Классификация изделий из порошковых материалов.
- Жидкофазное спекание.
- Способы консолидации порошков.
- Пористые изделия и катализаторы.
- Эффект генерации «вторичного» аэрозоля.
- Номенклатура конструкционных изделий, полученных с использованием НМ.
- Ремонтно-эксплуатационные смазочные препараты с НМ (реметализаторы и геомодификаторы).
5. Применение НТ в реновации деталей НГО методами пластической деформации (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
- Формула Холла-Петча.
- Процесс нанофрагментации при пластической деформации.
- Дисперсионное упрочнение термомеханически обработанного проката.
- Равноканальное угловое прессование.
- Знакопеременный изгиб и винтовое прессование.
- Номенклатура конструкционных деталей, полученных методами пластической деформации.
6. Экономическая и биологическая безопасность (ОК-1, 2, 6, 9, ПК-3, 4, 9, 19, 21)
- Основные негативные факторы влияния НМ.
- Техника безопасности и проблема экологии
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. И, В., Дзидзичури : учебное пособие. – М.: БИНОМ, 2010. – 365 с.
б) дополнительная литература
1. , Макарова : учебник для вузов. – М.: МГТУ им. , 2003. – 646 с.
2. , Александров материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. – М.: Логос, 2003. – 324 с.
3. Баландин теории формирования отливки. – М.: Машиностроение, 1976. –328 с.
4. , , Чернышов в производстве композитов. – М. Интермет Инжиниринг, 2006. – 333 с.
5. , Васильев художественного литья. История технологии. – М.: УРСС, 1997. – 264 с.
Презентации, созданные преподавателями кафедры
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования оснащена плавильным и печным оборудованием, установкой получения водорода и кислорода, прессовым оборудованием различной мощности, металлографическим и испытательным современным оборудованием, стандартными комплектами зарубежных приборов и установок для изучения физико-механических и технологических свойств материалов и сплавов. Компьютер и проектор для представления иллюстрированного материала, мультимедийный курс лекций, видеофильмы и плакаты.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению 151000 «Технологические машины и оборудование» и программе подготовки «Технологии и менеджмент реновации нефтегазового оборудования».
Автор(ы):
Старший научный сотрудник кафедры
трибологии и технологий ремонта НГО, к. т.н.
Заведующий кафедрой трибологии
и технологий ремонта НГО, д. т.н.
Программа одобрена на заседании УМК факультета инженерной механики РГУ нефти и газа имени от «___»______________ 201__ года, протокол
Председатель учебно-методической комиссии
факультета инженерной механики
Начальник УМУ
