CC BY
19УДК 629.5.083.5
А.В. Костенко1, Б.Н. Безлобенко2
'Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003;
2Петропавловск-Камчатский судоремонтный завод, Петропавловск-Камчатский, 683015 е-mail: andr'3kost@list.ru
К ВОПРОСУ О РАЗВИТИИ СУДОРЕМОНТНОЙ ОТРАСЛИ КАМЧАТСКОГО КРАЯ
В работе рассмотрен вопрос о перспективах развития судоремонтной отрасли Камчатского края. Приведены сведения из стратегии социально-экономического развития Камчатского края. Рассмотрена актуальность использования в судоремонте газотермических покрытий. Приведены виды покрытий. Показаны актуальность и перспективы создания научно-исследовательской лаборатории машиностроения и судоремонта на базе Камчатского государственного технического университета.
Ключевые слова: судоремонт, газотермическое покрытие, напыление, классификация покрытий, техническая научно-исследовательская лаборатория машиностроения и судоремонта.
А-V. Kostenko1, B.N. Bezlobenko2
'Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003; 2Petropavlovsk-Kamchatsky Shipyard, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683015 е-mail: andr'3kost@list.ru
TO THE QUESTION OF THE DEVELOPMENT OF THE SHIP REPAIR INDUSTRY
OF THE KAMCHATKA REGION
The work considers the issue of the prospects for the development of the ship repair industry in the Kamchatka Region. The information from the strategy of socioeconomic development of the Kamchatka Regionis presented. The relevance of using gas-thermal coatings in ship repair is considered. The types of coatings are given. The relevance and prospects of creating a research laboratory of mechanical engineering and ship repair on the basis of the Kamchatka State Technical University are shown.
Key words: ship repair, gas-thermal coating, spraying, classification of coatings, technical research laboratory of mechanical engineering and ship repair.
При изготовлении и восстановлении деталей судовых дизелей необходимо обеспечить требуемые свойства деталей, что обеспечит надежное функционирование двигателя в целом. Использование различных методов отделочно-упрочняющей обработки (ОУО) способствует решению задачи получения требуемых характеристик поверхностного слоя, которые существенно влияют на параметры качества всей детали.
Особенности современного машиностроения [1] требуют поиска новых подходов к реализации существующих методов ОУО, в том числе и на основе применения функционально -ориентированного подхода.
Развитие существующих и создание новых технологических процессов ( I II) является актуальным и для судоремонта, для которого следует отметить следующие проблемы: высокий уровень физического и морального износа основного и технологического оборудования; устаревшие технологические и проектные решения; острая нехватки и проблема старения квалифицированных кадров; конкуренция с китайскими, корейскими и японскими верфями [2].
Кроме того, в Стратегии социально-экономического развития Камчатского края до 2030 года [3] отмечено, что ежегодная потребность предприятий Камчатского края в судоремонте будет находиться на устойчивом уровне с тенденцией постоянного роста. В этой связи Прави-
тельством Камчатского края намечено несколько приоритетных стратегических направлений развития судоремонта:
- модернизация оборудования судоремонтных предприятий с расширением перечня услуг судоремонта;
- формирование благоприятного имиджа судоремонта Камчатского края с целью увеличения конкурентоспособности камчатских предприятий;
- организация подготовки профессиональных кадров для судоремонта в Камчатском крае на базе КамчатГТУ.
Для создания необходимых эксплуатационных свойств деталей судовых агрегатов, особенно тяжело нагруженных деталей, работающих в сложных эксплуатационных условиях, перспективными методами ОУО являются методы, связанные с нанесением покрытия на поверхности деталей: плазменное, детонационное, электродуговое, лазерное напыления. Эти методы имеют ряд преимуществ: ограниченное тепловое воздействие на обрабатываемую деталь и уменьшение деформаций последней; минимальная глубина проплавления обеспечивает незначительное перемешивание основного металла с металлом покрытия и позволяет получать физико-механические свойства покрытий, близкие к свойствам наплавочного порошкового материала; возможность нанесения на изношенную поверхность порошков различных составов и получения покрытий с заданными физико-механическими свойствами; экономия материальных и энергетических средств за счет получения покрытий с минимальными припусками на последующую механическую обработку [4].
В общем случае газотермическое напыление - это способ получения покрытий из нагретых и распыленных частиц, получаемых в результате газотермического диспергирования исходного напыляемого материала покрытия с применением высокотемпературной распыляющей газовой струи, при соударении которых с основой или под слоем ранее напыленного материала происходит их соединение посредством сварки, адгезии или механического сцепления. Упрочняющее назначение газотермических покрытий имеет многоцелевой характер. Особенностями таких покрытий является их многообразие и результат совокупного взаимодействия трех основных природных (феноменологических) факторов газотермического напыления: вещества напыляемого материала; энергетического способа газотермического диспергирования напыляемого материала; восприимчивости основы к сцеплению с диспергированными частицами напыляемого материала при определенном состоянии их агрегатно-фазовых превращений. В зависимости от характера сочетаний этих факторов и функционального назначения различаются все газотермические покрытия. В табл. 1 показаны названия покрытий и их назначение [5].
Таблица 1
Эксплуатационная классификация газотермических покрытий
Название покрытия Назначение покрытия
Антиадгезионное Износостойкое покрытие, снижающее склонность контактирующих поверхностей к адгезионному взаимодействию или схватыванию
Антифрикционное Износостойкое покрытие, понижающее коэффициент трения в рабочей паре трения
Жаростойкое Коррозионностойкое покрытие, повышающее сопротивление поверхности разрушению при высоких температурах
Защитное Покрытие, защищающее поверхность от внешних воздействий
Износостойкое Покрытие, повышающее сопротивление поверхности различным видам изнашивания
Корковое Покрытие, сформированное на основе в целях копирования ее формы или снимаемое с основы для использования в самостоятельных целях
Коррозионностойкое Защитное покрытие, повышающее сопротивление основы коррозионному разрушению
Теплозащитное Терморегулирующее покрытие, снижающее воздействие тепловых потоков на защищаемую поверхность
Терморегулирующее Покрытие, обеспечивающее регулирование поглощения или излучения поверхностью тепловых потоков
Термостойкое Покрытие, обладающее необходимой работоспособностью в условиях многократных изменений температуры
Уплотнительное Покрытие, обеспечивающее необходимую стабильность зазоров в сопряженных элементах конструкции изделия
Фрикционное Износостойкое покрытие, повышающее коэффициент трения
Эрозионностойкое Покрытие, уменьшающее результативность воздействия высокоскоростных турбулентных потоков на защищаемую поверхность
Таким образом, следует отметить широкие возможности методов ОУО нанесения покрытий.
Возможность использования напыления подтверждается Российским морским регистром судоходства, который в методических рекомендациях по техническому наблюдению за ремонтом морских судов [6] допускает использование напыления при условии одобрения Регистром соответствующего ТП.
В табл. 2 приведены детали судового дизеля, для устранения дефектов которых в качестве одного из рекомендованных способов определено напыление.
Таблица 2
Рекомендации по техническому наблюдению
Наименование детали, узла Вероятные дефекты Способы устранения дефектов
Блок цилиндров Коррозионные разъедания, риски, забоины по направляющим поясам блока, а также в районе продувочных окон. Увеличение диаметра поясов и зазора в соединении Зачистка до чистого металла и заделка полимерными составами либо расточка блока и установка проставочного кольца по технологии, одобренной РС. Газопламенное напыление или наплавка плазмен-ная,электроискровая
Клапаны выпускной и впускной Дефекты седла: износ поверхности пояска, зазор более допустимого Обработка канавки под наплавку. Наплавка или плазменно-порошковая наплавка с обработкой по технологии, одобренной Регистром
Дефекты выпускного клапана: износ поверхности рабочего пояска, зазор более допустимого Замена клапана либо наплавка и обработка, либо плазменно-порошковое напыление по технологии, одобренной Регистром
Износ поверхности штока клапана, зазоры в соединении «шток-втулка направляющая» более допустимого, овальность штока выше допустимой Хромирование поверхности штока либо плазменное или газотермическое напыление
Клапан пусковой Дефекты шпинделя: риски, износ уплот-нительной цилиндрической поверхности Восстановление поверхности методом хромирования плазменным или газотермическим напылением с последующей обработкой
Коленчатый вал Износ поверхности, многочисленные риски, задиры, овальность или конусность рамовых и мотылевых шеек более допустимых величин Наплавка или напыление плазменным методом по технологии, одобренной Регистром
Шатун в сборе Ослабление посадки втулки в верхней головке шатуна Восстановление наружной поверхности втулки напылением либо хромированием с обеспечением номинального натяга
Поршень со штоками пальцем Ослабление посадки пальца в поршне Плазменное или газотермическое напыление по технологии, одобренной РС
Вал распределительный Ослабление натяга в соединении «вал -шайба кулачная» Восстановление посадочных поверхностей осталиванием, хромированием, плазменным или газотермическим напылением с обеспечением установочного натяга в соединении
Отметим, что выбор способа восстановления определяется возможностями судоремонтного предприятия и экономической целесообразностью, зависит от многих факторов: производственных, экономических, конструкторско-технологических, эксплуатационных и др.
Основными способами восстановления деталей при ремонте являются:
- сварка и наплавка (электродуговая, электроконтактная, вибродуговая, газовая, плазменная, лазерная) с последующим упрочнением;
- напыление (газотермическое, плазменное);
- электрохимические (гальванические) покрытия (хромирование, осталивание, меднение);
- механическая обработка;
- применение полимерных и синтетических материалов;
- нанесение композиционных электрохимических покрытий и др.
Учитывая вышеизложенное и принимая во внимание широкие возможности реализации методов ОУО, связанных с напылением, перспективным является развитие в Камчатском крае технологических процессов нанесения покрытий на основе ФОП для судового машиностроения и судоремонта. Для исследований в области нанесения покрытий на детали судовых
агрегатов, в том числе и судовых дизелей, необходимо на базе КамчатГТУ, имеющего соответствующий научный потенциал, создание технической научно-исследовательской лаборатории машиностроения и судоремонта.
В табл. 3 приведено основное оборудование, необходимое для оснащения лаборатории.
Таблица 3
Оборудование перспективной научно-исследовательской лаборатории машиностроения и судоремонта Камчатского государственного технического университета
Наименование Назначение
Установка для плазменного напыления металлических покрытий Для создания керамических и металлических покрытий различного назначения: - термобарьерных, уплотняющих покрытий для деталей газовых турбин и компрессоров, гидронасосов, гидромоторов и др.; - создание износостойких и защитных керамических покрытий; - ремонт изношенных посадочных мест под подшипники различных валов и восстановление размерности деталей машиностроения; - использование для деталей технологического оборудования деталей агрегатов судов рыболовного флота и др.
Твердомер Твердомер используется для определения твердости металла - важной характеристики, так как она тесно связана с такими основными характеристиками металлов и сплавов, как прочность, износостойкость и др.
Профилометр Среди показателей качества изделий машиностроения для судовых агрегатов и технологического оборудования первостепенное значение имеют параметры шероховатости поверхности, являющейся одной из важнейших эксплуатационных характеристик. От нее зависит не только коэффициент трения изделий, но и множество др. свойств -коррозионная стойкость и износостойкость, ряд механических характеристик
Измерительный микроскоп Точные геометрические измерения при решении задач контроля качества изделий играют важную роль в производстве и качестве выпускаемой продукции, а также выполнения и проверки качества ремонтных работ Микроскоп позволяет проводить измерение структуры материала, размеров покрытий, величины износа и др. Дает возможность исследовать тяжелые детали, что позволяет использовать для деталей технологического оборудования судовых агрегатов рыболовного флота
Инвертированный микроскоп Микроскоп позволяет исследовать структуру поверхностного слоя деталей
Шлифовально-полировальный станок Станки используются для подготовки проб изделий к исследованию. Пробоподготовка является одним из первых этапов для проведения металлографии и крайне важна в металлографии
Отрезной станок
Универсальная разрывная машина Разрывное оборудование с электронным измерителем силы позволяет определить относительное сужение и удлинение, временное сопротивление, сопротивление на разрыв, а также позволяет вычислить модуль упругости материала Разрывные машины, дополненные различными приспособлениями, способны определить сопротивление материалов на осадку, изгиб, остаточную деформацию, сплющивание, расслоение, отслаивание, раздирание и т. п.
Работа лаборатории будет направлена на решение следующих задач:
- повышение эксплуатационной надежности и долговечности деталей судовых агрегатов и пищевого оборудования, в т. ч. рыбообрабатывающего;
- совершенствование технологии и повышение эффективности ремонтно-восстановительных работ путем нанесения покрытий с целью восстановления изношенных частей деталей;
- изучение причин повреждения деталей с целью совершенствования процесса изготовления и ремонта.
Создание научной инженерной лаборатории позволит вузу обеспечить более качественную подготовку кадров инженерных специальностей рыбопромыслового флота и береговых предприятий, а также других предприятий смежных отраслей.
Кроме того реализация вышеописанного проекта, а также ряда других технических проектов будут являться вкладом мореходного факультета КамчатГТУ в решение задач развития рыбохо-зяйственного комплекса и судоремонтной отрасли Камчатского края [3]:
- обновление рыбопромыслового флота, развитие портовой инфраструктуры для комплексного обслуживания судов рыбопромыслового флота;
- возможность ремонта крупнотоннажных судов в порту г. Петропавловска-Камчатского;
- обеспечение возможности ремонта судов иностранной постройки, крупнотоннажных судов (длиной до 150 м) на судоремонтных предприятиях Камчатского края;
- обеспечение возможности оперативной доставки импортного оборудования;
- обеспечение конкурентоспособности технологической базы;
- кадровое обеспечение отрасли трудовыми ресурсами необходимой квалификации.
Отметим, что судоремонтная отрасль имеет перспективы сохранения и увеличения объемов
производства только в случае технического перевооружения предприятий отрасли. Преимущественные позиции судоремонта обеспечиваются за счет спроса, предъявляемого рыбохозяй-ственным комплексом на обновление и ремонт рыбопромыслового флота, а также за счет приближенности к районам рыбного промысла и возрождения Северного морского пути.
Литература
1. Костенко А.В. Объектно-ориентированное проектирование в машиностроении / А.В. Кос-тенко // Инновационные перспективы Донбасса: Материалы V Междунар. науч.-практ. конф. (22-25 мая 2019 г.) Т. 3. - Донецк: ДонНТУ, 2019. - С. 54-58.
2. Астафурова И.В. Кластер судостроения и судоремонта Приморского края: перспективы и возможности / И.В. Астафурова // Территория новых возможностей. Вестник ВГУЭС. - 2018. -№ 2. - С. 28-36.
3. Стратегия социально-экономического развития Камчатского края до 2030 года [Электронный ресурс]. - URL: http://strategy2030.kamgov.ru/ (дата обращения: 10.08.2019).
4. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой / А.И. Сидоров. -М.: Машиностроение, 1987. - 192 с.
5. ПолякМ.С. Технология упрочнения. В 2 т. / М.С. Поляк. - М.: Л.В.М. - СКРИПТ, Машиностроение, 1995. - Т. 1. - 832 с.
6. Методические рекомендации по техническому наблюдению за ремонтом морских судов (редакция 2018 года): НД 2-039901-005. - Электронный аналог печатного издания, утвержденного 30.06.16. - Санкт-Петербург: Российский морской регистр судоходства, 2016. - 145 с. - URL: https://meganorm.rU/Index2/1/4293736/4293736573.htm (дата обращения: 10.08.2019).
