УДК 622.28
ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ ДЕТАЛЕЙ В ГОРНО-ШАХТНОМ КОМПЛЕКСЕ
Ж. Смакова
Караганда, КарГТУ
Научный руководитель – д. т.н., профессор Г. С. Жетесова, к. т.н., старший преподаватель Т. Ю. Никонова
Из основных элементов очистного механизированного комплекса особую роль выполняет именно крепь, задачи которой – обеспечение хорошего состояния кровли в призабойном пространстве лавы и управление ею полным обрушением в выработанном пространстве, механизации процессов крепления и управления кровлей, а также передвижение конвейера и удержания его от сползания.
Гидравлические стойки и цилиндры, представляющие собой раздвижные ступенчатые системы, являются одними из ответственных элементов секций механизированных крепей.
а) б)
в)
Рисунок 1-Основные виды дефектов штока: а) питинговая коррозия;
б) задиры и забоины; в) коррозия вдоль задиров
Одним из факторов, снижающих надежность и долговечность силового гидрооборудования является коррозия штоков.
Анализ результатов дефектации деталей очистных механизированных крепей, поступивших на капитальный ремонт на Карагандинский завод РГТО (ремонта горнотранспортного оборудования), позволил выделить основные виды дефектов штоков после эксплуатации (Рисунок 1).
По данным завода РГТО основным дефектом является коррозия на рабочих поверхностях, которая встречается практически на всех, поступающих на ремонт штоках. Таким образом, можно предположить, что коррозия является одним из факторов, снижающих надежность и долговечность силового гидрооборудования.
Антикоррозионная защита механизированных крепей на заводах Карагандинской области обеспечивается применением защитных хромовых гальванопокрытий. Такие покрытия получают методом катодного восстановления. Хромирование в 1,5-2 раза повышает износостойкость поверхностного слоя. Однако под действием сосредоточенных ударов слой хрома может разрушаться.
В последние годы гальваническое хромирование стали использовать все реже, заменяя его другими видами покрытий. Причиной тому являются следующие недостатки гальванического хромирования:
- ограниченная толщина покрытия (не более 0,3 мм);
- низкая скорость осаждения металла (до 0,03 мм/ч);
- высокая стоимость процесса;
- негативное влияние химических элементов на человека.
Кроме того, хромовые покрытия обладают слабой смачивающей способностью по отношению к маслу. Для устранения этого недостатка применяют пористое хромирование.
Для того чтобы правильно подобрать коррозионностойкое покрытие необходимо учитывать ряд факторов:
· соотношение твердости материалов ответных деталей (покрытие-деталь);
· температура рабочего контакта;
· качество подготовки поверхности напыляемой детали;
· антифрикционные качества;
· хрупкость;
· адгезия и когезия поверхности.
Наилучшей альтернативой хромированию сегодня является высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF) карбида вольфрама.
Карбид вольфрама (монокарбид вольфрама) — химическое соединение углеродаивольфрама с формулой WC. Представляет собой фазу внедрения, которая содержит 6,1% С (по массе) и не имеет области гомогенности. Имеет высокую твёрдость (9 по шкале Мооса) и износостойкость.
При увеличении напряжений растяжения пористость возрастает, однако напряжения сжатия не оказывают такого влияния и не способствуют возникновению пористости. Пористость является общим свойством покрытия, значительно снижающим эффективность противокоррозионной защиты. Предварительная обработка поверхности основного металла оказывает существенное влияние на пористость осаждения. Толщина покрытия также оказывает существенное влияние на пористость.
Карбидные покрытия абсолютно безпористые, а материал покрытия коррозионноустойчив в расплавленных металлах, кислых средах, в сероводородных растворах и во многих других средах. Недостаточная коррозионная стойкость наблюдается только в окислительной атмосфере при температуре выше 400°С и в щелочных растворах.
Важным фактором, определяющим качество покрытия и устойчивость к коррозии, является прочность сцепления покрытия с основным металлом. Величина сцепления напрямую зависима от сил притяжения между покрытием и подготовленной поверхностью изделия.
Также огромное влияние на коррозионные свойства покрытия оказывает шероховатость покрываемой поверхности: чем меньше шероховатость поверхности, тем меньше и коррозионная стойкость. Состояние поверхности основного металла имеет существенное значение для качества наносимых покрытий [1]. Таким образом, обработка поверхностей с более низкой шероховатостью перед нанесением покрытий повышает эксплуатационные свойства деталей.
Одним из факторов, который снижает стойкость к коррозии, можно отметить наличие в покрытиях очень больших внутренних напряжений. Такие напряжения вызывают резкое снижение коррозионных свойств в результате растрескивания покрытия и увеличения пор [2-3].
Сопоставив основные факторы, влияющие на коррозионную стойкость, было выявлено, что определяющими являются:
-природа и состояние поверхности покрываемого металла;
-внутренние напряжения в покрытии;
-пористость покрытия.
Карбидные слои перспективны для использования в условиях невысоких удельных нагрузок, а слои на основе вольфрама – для больших и ударных нагрузок на рабочих поверхностях деталей горно-шахтного оборудования, работающих в условиях интенсивного абразивного и коррозионного износа.
Все эти рабочие факторы в тандеме с уменьшением частоты ремонта и сокращением времени на восстановление позволяют сократить время простоя деталей в эксплуатации и увеличить жизненный цикл важных компонентов гидростоек механизированных крепей.
Таким образом, метод высокоскоростного газопламенного напыления карбида вольфрама можно считать наиболее оптимальным для нанесения на штока гидростоек механизированных крепей, так как покрытия, получаемые этим методом соответствуют всем требованиям, предъявляемым к износостойким покрытиям, а также обладают высокой коррозионной стойкостью.
Список литературы:
1. Справочное руководство по гальванотехнике. Пер. с нем./Под ред. В.И. Лайнера 41.-М.:Металлургия, 1972.-487с.
2. И., В. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий.- Новосибирск: Наука, 1986.-199 с.
3. Т. Электролитические покрытия металлами. - М.: Химия, 1979.-351 с.
Основные порталы (построено редакторами)