Научная статья на тему 'Влияние величины зазора на скорость щелевой коррозии автотракторной техники'

Влияние величины зазора на скорость щелевой коррозии автотракторной техники Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
78
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
AGRICULTURAL MACHINERY / AUTO-TRACTOR EQUIPMENT / CRACKS AND GAPS / CREVICE CORROSION / CORROSION RATE / СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ МАШИНЫ / АВТОТРАКТОРНАЯ ТЕХНИКА / ЩЕЛЕВАЯ КОРРОЗИЯ / СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Бышов Н.В., Успенский И.А., Цымбал А.А., Юхин И.А., Фадеев И.В.

Актуальность. Образованию щелей и зазоров в сельскохозяйственных машинах и автотракторной технике способствуют конструктивные и эксплуатационные факторы: наличие сварочных, резьбовых, клепочных и других видов соединений, сгибы листовых материалов, недостаточное уплотнение между прокладочными материалами и металлом при ослаблении крепежных деталей, отслоившаяся пленка лакокрасочного и противокоррозионного материала, продукты коррозии, загрязнения деталей и другие. Щели образуются в самой резьбе, на наружных концах крепежных деталей, в стыках соединяемых элементов и т. д. Между соединяемыми деталями всегда остается щель или зазор, где происходит усиленная капиллярная конденсация влаги, фиксируются различные загрязнения и развивается щелевая коррозия. В результате разрушаются анодные участки поверхности щелевого соединения, которые находятся внутри, а наружные участки, характеризуемые свободным доступом кислорода, являются катодами. В зазорах жидкость присутствует всегда, так как ее испарение из щелей происходит очень медленно. Это приводит к ограниченному доступу кислорода, что определяет характер протекания анодных и катодных реакций: в нейтральной среде интенсивность анодного процесса в щели повышается, а катодного - снижается. Это объясняется тем, что анодные процессы протекают при более отрицательных значениях потенциала, в связи с ограничением доступа кислорода в щель. Влага в щелях по сравнению с открытой поверхностью высыхает дольше, поэтому коррозионные процессы в щелях протекают интенсивно и зависят от величины зазора. Щелевая коррозия носит скрытый характер, что затрудняет ее своевременное выявление и принятие мер по ее нейтрализации. Это приводит к существенным потерям металла и снижению механической прочности машин. В связи с вышеизложенным исследования по данной тематике являются актуальными и востребованными в агропромышленной и автотранспортной отрасли. Объект. Объектом исследований является скорость щелевой коррозии в элементах сельскохозяйственных машин и автотракторной техники в зависимости от величины щели или зазора. Материалы и методы. Исследования проводились при комнатной температуре (20-22°С) с использованием ячеек из двух экспериментальных образцов из стали 08кп размером 30×100×0,8 мм с различными зазорами, помещенных в коррозионных средах, в качестве которых служили 3%-й раствор поваренной соли и среда, имитирующая условия эксплуатации автомобилей. Объем растворов в химических стаканах емкостью 800 мл поддерживался постоянным на уровне 700 мл. Требуемая величина зазора между образцами в ячейке регулировалась с помощью прокладок различной толщины. Среду, имитирующую условия эксплуатации автомобилей, готовили исходя из значений концентрации активных ионов основных компонентов загрязнения дорожной поверхности, в мг-экв/л: хлоридов 22,00-26,00; аммония 0,25-0,55; нитратов 5,00-7,00; сульфатов 5,18-5,82. Для этого в 1 л дистиллированной воды растворяли: 1,404 г хлористого натрия NaCl, 0,0068 г аммиачной воды NH4OH, 0,051 г нитрата натрия NaNO3 и 0,3905 г сульфата натрия Na2SO4. Масса растворяемых ингредиентов определена из условия максимального содержания основных компонентов загрязнения на поверхности дороги. Отбор проб загрязнений дорожной поверхности осуществлялся с ноября по март 2013-2014 и 2014-2015 гг. 20-го числа каждого месяца начиная с ноября по март месяц включительно. Скорость коррозии оценивали гравитационным методом по потерям массы образцов, выдержанных в течение 48 часов в исследуемой среде. Результаты и выводы. Исследования показали, что наиболее опасными с точки зрения коррозии являются зазоры величиной от 0,2 до 0,9 мм. Объясняется это тем, что в зазорах таких размеров всегда накапливаются грязь, пыль и другие загрязнения, которые гигроскопичны и удерживают влагу, ограничивая возможность доступа пассивирующих веществ, имеющихся в жидкости, в зазор. По краям щели появляются наросты, которые периодически смачиваются и высыхают, что усиливает интенс

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Бышов Н.В., Успенский И.А., Цымбал А.А., Юхин И.А., Фадеев И.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF THE SIZE OF THE GAP ON THE SPEED OF CREVICE CORROSION OF AUTOMOTIVE EQUIPMENT

Introduction. Structural and operational factors contribute to the formation of gaps and gaps in agricultural machines and automotive equipment: the presence of welding, threaded, riveting and other types of connections, bends of sheet materials, insufficient sealing between the gasket materials and metal when fasteners are loosened, peeling film of paint and anticorrosive material, corrosion products, contamination of parts, and others. Slots are formed in the thread itself, at the outer ends of fasteners, at the joints of the elements being connected, etc. There is always a gap or gap between the connected parts, where there is an increased capillary condensation of moisture, various contaminants are fixed and crevice corrosion develops. As a result, the anode sections of the surface of the slit joint that are located inside are destroyed, and the outer sections, characterized by free access of oxygen, are cathodes. The liquid is always present in the gaps, since its evaporation from the cracks is very slow. This leads to limited oxygen access, which determines the nature of the anode and cathode reactions: in a neutral environment, the intensity of the anode process in the gap increases, and the cathode process decreases. This is due to the fact that the anode processes occur at more negative potential values, due to the limited access of oxygen to the gap. Moisture in crevices dries longer in comparison with the open surface, so corrosion processes in crevices are intense and depend on the size of the gap. Crevice corrosion is hidden, which makes it difficult to detect it in a timely manner and take measures to neutralize it. This leads to significant metal losses and a decrease in the mechanical strength of the machines. In connection with the above, research on this topic is relevant and in demand in the agro-industrial and motor transport industry. Оbject. The object of research is the rate of crevice corrosion in elements of agricultural machinery and automotive equipment, depending on the size of the gap or gap. Materials and methods. The studies were conducted at room temperature (20-22°C) using cells from two experimental samples made of 08kp steel with a size of 30 × 100×0,8 mm with different gaps, placed in corrosive media, which served as a 3% solution of table salt and a medium that simulates the operating conditions of cars. The volume of solutions in chemical glasses with a capacity of 800 ml was kept constant at the level of 700 ml. The required size of the gap between the samples in the cell was regulated using spacers of various thicknesses. The medium that simulates the operating conditions of cars was prepared based on the concentration of active ions of the main components of road surface pollution, in mg-EQ/l: chlorides 22,00-26,00; ammonium 0,25-0,55; nitrates 5,00-7,00; sulfates 5,18-5,82. To do this, in one liter of distilled water was dissolved: 1,404 g of sodium chloride NaCl, 0,0068 g of ammonia water NH4OH, 0,051 g of sodium nitrate NaNO3 and 0,3905 g of sodium sulfate Na2SO4. The mass of the dissolved ingredients is determined from the condition of the maximum content of the main components of pollution on the road surface. Sampling of road surface contamination was carried out from November to March 2013-2014 and 2014-2015 years on the 20th day of each month, starting from November to March, inclusive. The rate of corrosion was estimated by the gravitational method based on the mass loss of samples sustained for 48 hours in the test medium. Results and conclusion. Studies have shown that the most dangerous, from the point of view of corrosion, are gaps between 0,2 and 0,9 mm. this is Explained by the fact that in gaps of this size, dirt, dust and other contaminants always accumulate, which are hygroscopic and retain moisture, limiting the possibility of access of passivating substances available in the liquid to the gap. Growths appear on the edges of

Текст научной работы на тему «Влияние величины зазора на скорость щелевой коррозии автотракторной техники»

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

DOI: 10.32786/2071-9485-2020-02-32 INFLUENCE OF THE SIZE OF THE GAP ON THE SPEED OF CREVICE CORROSION OF AUTOMOTIVE EQUIPMENT

112 N. V. Byshov , I. A. Uspensky , A. A. Tsymbal ,

I. A. Yukhin1, I. V. Fadeev3, Ye.V. Mitrokhina1, S.N. Kulik1

1Ryazan State Agro-technological University named after P.A. Kostychev, Ryazan 2Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev»,

Moscow

3Chuvash State Pedagogical University named after I. Ya. Yakovlev, Cheboksary Received 17.01.2020 Submitted 27.04.2020

The studies were carried out as part of the project «Improving the technologies, means of mechanization, electrification and technical service in agricultural production», section 3.3 «Improving the efficiency of mobile agricultural equipment through the development of new structures, methods and means of maintenance, repair and diagnosis» (subsection 3.3.8 «Improving the use of mobile agricultural machinery by improving its technical operation based on innovative diagnostic meth-ods») of the research plan of the Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Ryazan State Agro-technological University» for 2016-2020

Summary

The article presents the results of the study of the corrosion rate in the cracks and gaps of the joints of elements of agricultural machinery and automotive equipment, depending on the size of the gaps. The results of the experiments suggest that the most dangerous, from the point of view of corrosion, are gaps between 0.2 and 0.9 mm. When designing and repairing, it is necessary to take into account the impact of cracks, gaps and their sizes on the corrosion resistance of agricultural machinery and automotive equipment and, if possible, to minimize the number of poor-quality joints, which will increase the corrosion resistance and reliability of machines.

Abstract

Introduction. Structural and operational factors contribute to the formation of gaps and gaps in agricultural machines and automotive equipment: the presence of welding, threaded, riveting and other types of connections, bends of sheet materials, insufficient sealing between the gasket materials and metal when fasteners are loosened, peeling film of paint and anticorrosive material, corrosion products, contamination of parts, and others. Slots are formed in the thread itself, at the outer ends of fasteners, at the joints of the elements being connected, etc. There is always a gap or gap between the connected parts, where there is an increased capillary condensation of moisture, various contaminants are fixed and crevice corrosion develops. As a result, the anode sections of the surface of the slit joint that are located inside are destroyed, and the outer sections, characterized by free access of oxygen, are cathodes. The liquid is always present in the gaps, since its evaporation from the cracks is very slow. This leads to limited oxygen access, which determines the nature of the anode and cathode reactions: in a neutral environment, the intensity of the anode process in the gap increases, and the cathode process decreases. This is due to the fact that the anode processes occur at more negative potential values, due to the limited access of oxygen to the gap. Moisture in crevices dries longer in comparison with the open surface, so corrosion processes in crevices are intense and depend on the size of the gap. Crevice corrosion is hidden, which makes it difficult to detect it in a timely manner and take measures to neutralize it. This leads to significant metal losses and a decrease in the mechanical strength of the machines. In connection with the above, research on this topic is relevant and in demand in the agro-industrial and motor transport industry. Оbject. The object of research is the rate of crevice corrosion in elements of agricultural machinery and automotive equipment, depending on the size of the gap or gap. Materials and methods. The studies were conducted at room temperature (20-22°C) using cells from two experimental samples made of 08kp steel with a size of 30 * 100^0,8 mm with different gaps, placed in corrosive media, which served as a 3% solution of table salt and a medium that simulates the operating conditions of cars. The volume of solutions in chemical glasses with a capacity of 800 ml was kept constant at the level of 700 ml. The required size of the gap between the samples in the cell was regulated using spacers of various thicknesses. The medium that simulates the operating conditions of cars was prepared based on the concentration of active ions of the main components of road surface pollution, in mg-EQ/l: chlorides 22,00-26,00; ammonium 0,25-0,55; nitrates 5,00-7,00; sulfates 5,18-5,82. To do

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

this, in one liter of distilled water was dissolved: 1,404 g of sodium chloride NaCl, 0,0068 g of ammonia water NH4OH, 0,051 g of sodium nitrate NaNO3 and 0,3905 g of sodium sulfate Na2SO4. The mass of the dissolved ingredients is determined from the condition of the maximum content of the main components of pollution on the road surface. Sampling of road surface contamination was carried out from November to March 2013-2014 and 2014-2015 years on the 20th day of each month, starting from November to March, inclusive. The rate of corrosion was estimated by the gravitational method based on the mass loss of samples sustained for 48 hours in the test medium. Results and conclusion. Studies have shown that the most dangerous, from the point of view of corrosion, are gaps between 0,2 and 0,9 mm. this is Explained by the fact that in gaps of this size, dirt, dust and other contaminants always accumulate, which are hygroscopic and retain moisture, limiting the possibility of access of passivating substances available in the liquid to the gap. Growths appear on the edges of the gap, which are periodically wetted and dried, which increases the intensity of corrosion processes or destroys protective coatings. It is very difficult to clean the cracks from wet dirt and corrosion products. Therefore, when designing and repairing, it is necessary to take into account the impact of cracks, gaps and their sizes on the corrosion resistance of agricultural machines and automotive equipment and, if possible, to minimize the number of poor-quality connections, which will increase the corrosion resistance and reliability of machines.

Key words: agricultural machinery, auto-tractor equipment, cracks and gaps, crevice corrosion, corrosion rate.

Citation. Byshov N. V., Uspensky I. A., Tsymbal A. A., Yukhin I. A., Fadeev I. V. Mitrokhina Ye.V, Kulik S.N. Influence of the size of the gap on the speed of crevice corrosion of automotive equipment. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2020. 2(58). 328-337 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2020-02-32.

Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

УДК 620.194:629.014.2

ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ЗАЗОРА НА СКОРОСТЬ ЩЕЛЕВОЙ КОРРОЗИИ

АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ

Н. В. Бышов1, доктор технических наук, профессор И. А. Успенский1, доктор технических наук, профессор А. А. Цымбал2, доктор сельскохозяйственных наук, профессор И. А. Юхин1, доктор технических наук, доцент И. В. Фадеев3, кандидат технических наук, доцент Е.В. Митрохина1, С.Н. Кулик1

1Рязанский государственный агротехнологический университет им. П. А. Костычева, г. Рязань 2Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К. А. Тимирязева, г. Москва 3Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева, г. Чебоксары

Дата поступления в редакцию 17.01.2020 Дата принятия к печати 27.04.2020

Исследования проведены в рамках выполнения проекта «Совершенствование технологий,

средств механизации, электрификации и технического сервиса в сельскохозяйственном производстве», раздел 3.3 «Повышение эффективности эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники за счет разработки новых конструкций, методов и средств технического обслуживания, ремонта и диагностирования» (подраздел 3.3.8 «Повышение эффективности использования мобильной сельскохозяйственной техники за счет совершенствования её технической эксплуатации на основе инновационных методов диагностирования») плана НИР ФГБОУВО РГАТУ на 2016-2020 гг.

Актуальность. Образованию щелей и зазоров в сельскохозяйственных машинах и автотракторной технике способствуют конструктивные и эксплуатационные факторы: наличие сварочных, резьбовых, клепочных и других видов соединений, сгибы листовых материалов, недостаточное уплотнение между прокладочными материалами и металлом при ослаблении крепежных дета-

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

лей, отслоившаяся пленка лакокрасочного и противокоррозионного материала, продукты коррозии, загрязнения деталей и другие. Щели образуются в самоИ резьбе, на наружных концах крепежных деталей, в стыках соединяемых элементов и т. д. Между соединяемыми деталями всегда остается щель или зазор, где происходит усиленная капиллярная конденсация влаги, фиксируются различные загрязнения и развивается щелевая коррозия. В результате разрушаются анодные участки поверхности щелевого соединения, которые находятся внутри, а наружные участки, характеризуемые свободным доступом кислорода, являются катодами. В зазорах жидкость присутствует всегда, так как ее испарение из щелей происходит очень медленно. Это приводит к ограниченному доступу кислорода, что определяет характер протекания анодных и катодных реакций: в нейтральной среде интенсивность анодного процесса в щели повышается, а катодного - снижается. Это объясняется тем, что анодные процессы протекают при более отрицательных значениях потенциала, в связи с ограничением доступа кислорода в щель. Влага в щелях по сравнению с открытой поверхностью высыхает дольше, поэтому коррозионные процессы в щелях протекают интенсивно и зависят от величины зазора. Щелевая коррозия носит скрытый характер, что затрудняет ее своевременное выявление и принятие мер по ее нейтрализации. Это приводит к существенным потерям металла и снижению механической прочности машин. В связи с вышеизложенным исследования по данной тематике являются актуальными и востребованными в агропромышленной и автотранспортной отрасли. Объект. Объектом исследований является скорость щелевой коррозии в элементах сельскохозяйственных машин и автотракторной техники в зависимости от величины щели или зазора. Материалы и методы. Исследования проводились при комнатной температуре (20-22°С) с использованием ячеек из двух экспериментальных образцов из стали 08кп размером 30* 100^0,8 мм с различными зазорами, помещенных в коррозионных средах, в качестве которых служили 3%-й раствор поваренной соли и среда, имитирующая условия эксплуатации автомобилей. Объем растворов в химических стаканах емкостью 800 мл поддерживался постоянным на уровне 700 мл. Требуемая величина зазора между образцами в ячейке регулировалась с помощью прокладок различной толщины. Среду, имитирующую условия эксплуатации автомобилей, готовили исходя из значений концентрации активных ионов основных компонентов загрязнения дорожной поверхности, в мг-экв/л: хлоридов 22,00-26,00; аммония 0,25-0,55; нитратов 5,00-7,00; сульфатов 5,18-5,82. Для этого в 1 л дистиллированной воды растворяли: 1,404 г хлористого натрия МаС1, 0,0068 г аммиачной воды М^ОН, 0,051 г нитрата натрия NaNO3 и 0,3905 г сульфата натрия Na2SO4. Масса растворяемых ингредиентов определена из условия максимального содержания основных компонентов загрязнения на поверхности дороги. Отбор проб загрязнений дорожной поверхности осуществлялся с ноября по март 2013-2014 и 2014-2015 гг. 20-го числа каждого месяца начиная с ноября по март месяц включительно. Скорость коррозии оценивали гравитационным методом по потерям массы образцов, выдержанных в течение 48 часов в исследуемой среде. Результаты и выводы. Исследования показали, что наиболее опасными с точки зрения коррозии являются зазоры величиной от 0,2 до 0,9 мм. Объясняется это тем, что в зазорах таких размеров всегда накапливаются грязь, пыль и другие загрязнения, которые гигроскопичны и удерживают влагу, ограничивая возможность доступа пассивирующих веществ, имеющихся в жидкости, в зазор. По краям щели появляются наросты, которые периодически смачиваются и высыхают, что усиливает интенсивность коррозионных процессов или разрушает защитные покрытия. Очистить щели от влажных загрязнений и продуктов коррозии очень трудно. Следовательно, при конструировании и ремонте необходимо учитывать влияние щелей, зазоров и их размеров на коррозионную стойкость сельскохозяйственных машин и автотракторной техники и, по возможности, минимизировать количество некачественных соединений, что повысит коррозионную стойкость и надежность машин.

Ключевые слова: сельскохозяйственные машины, автотракторная техника, щелевая коррозия, скорость коррозии.

Цитирование. Бышов, Н. В., Успенский, И. А., Цымбал А. А., Юхин, И. А., Фадеев, И. В. Митрохина Е.В., Кулик С.Н. Влияние величины зазора на скорость щелевой коррозии автотракторной техники. Известия НВ АУК. 2020. 2(58). 328-337. DOI: 10.32786/2071-9485-2020-02-32.

Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Введение. Одним из основных факторов, вызывающих загрязнение сельскохозяйственных машин и автотракторной техники, является образование капельной или сплошной конденсации на металлической поверхности по причине повышенной относительной влажности воздуха или перепада температуры [7]. Конденсат, взаимодействуя с химическими примесями, содержащимися в атмосфере, способствует загрязнению поверхности и активизации процессов коррозии, перемешивается с пылью и частицами почвы на поверхности машин, образуя липкое вещество (грязь), которое имеет высокую адгезионную связь с поверхностью машины [3]. При достаточно низкой относительной влажности воздуха атмосферы пленка грязи высыхает, растрескивается и отслаивается, что приводит к образованию щелей и зазоров в пленке грязи, а также между пленкой грязи и поверхностью машины. Образованию щелей и зазоров способствуют также пленки лакокрасочного и противокоррозионного покрытий, которые по причине ограниченного срока службы растрескиваются и отслаиваются от подложки, сама конструкция сельскохозяйственных, транспортных и технологических машин, предусматривающая различные виды соединений: сварочные, резьбовые, клепочные и другие [5]. Щели и зазоры могут образоваться в процессе эксплуатации машин, например, при ослаблении натяжения крепежных деталей могут образоваться щели между металлом и прокладкой, при неудовлетворительной сварке во время ремонта, так как при этом образуются зазоры и пустоты. Щели образуются в самой резьбе, на наружных концах крепежных деталей, в стыках соединяемых элементов, в продуктах коррозии деталей, в местах сгиба листовых деталей и т. д. Между соединяемыми деталями всегда остается какой-то зазор, поэтому любое соединение можно рассматривать как щель [8].

Поверхности деталей, соединяемых между собой, характеризуются различными центрами концентрации влаги, которые приведены на рисунке 1 [15].

5 1

2

3

4

Рисунок 1 - Центры капиллярной конденсации влаги на поверхности соединяемых деталей: 1 - в стыке соединения деталей; 2 - в загрязнениях на металлической поверхности;

3 - в микропорах лакокрасочных пленок; 4 - в местах нарушения целостности и отслоения пленок лакокрасочных материалов; 5 - в порах продуктов коррозии

Figure 1 - Centers of capillary condensation of moisture on the surface of the connected parts: 1 - at the junction of the parts; 2 - in the contamination on the metal surface; 3 - in the micropores of paint films; 4 - in places of violation of the integrity and detachment of paint films;

5 - in the pores of corrosion products

Из рисунка 1 видно, что окрашенная поверхность соединения деталей может подвергаться двум видам коррозии: щелевой (рисунок 1, поз. 1, 2, 4) и точечной (рисунок 1, поз. 3 и 5). Согласно [14], коррозионные процессы в щелях (щелевая коррозия) протекают намного интенсивнее, чем на открытой поверхности.

В щелях происходит интенсивная конденсация влаги, в них концентрируются различные загрязнения, что приводит к развитию щелевой коррозии. В результате разрушаются анодные участки поверхности щелевого соединения, которые находятся внутри, а наружные участки, характеризуемые свободным доступом кислорода, являются катодами [2].

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Интенсивность коррозионных процессов в узких щелях зависит от возможности доступа пассивирующих веществ, имеющихся в жидкости, в зазор и отвода продуктов коррозии из него [13]. Влага в щелях по сравнению с открытой поверхностью высыхает дольше, поэтому коррозионные процессы в щелях протекают интенсивно и зависят от величины зазора. Это объясняется наличием мениска у жидкости, находящейся в щели (рисунок 2) [9].

Рисунок 2 - Мениск жидкости в щели: r - радиус мениска; l - ширина щели Figure 2 - The meniscus of the liquid in the gap: r - radius of the meniscus; l - width of the gap

С уменьшением радиуса мениска упругость паров, находящихся в равновесии, снижается, что способствует повышению возможности конденсации паров на стенках зазора.

В зазорах жидкость присутствует всегда, так как ее испарение из щелей происходит очень медленно. Это приводит к ограниченному доступу кислорода, что определяет характер протекания анодных и катодных реакций. Например, в нейтральной среде интенсивность анодного процесса в щели повышается, а катодного - снижается [6, 16]. Это объясняется тем, что анодные процессы протекают при более отрицательных значениях потенциала в связи с ограничением доступа кислорода в щель.

Щелевая коррозия носит скрытый характер, что затрудняет ее своевременное выявление и принятие мер по ее нейтрализации. Это приводит к существенным потерям металла и снижению механической прочности машин [1].

В связи с вышеизложенным исследования по данной тематике являются актуальными и востребованными в агропромышленной и автотранспортной отраслях.

Материалы и методы. Для лабораторных исследований по определению потери массы металла во времени в коррозионной среде использовались образцы из стали 08кп размером 30*100*0,8 мм. Размеры образцов замерялись штангенциркулем с нониусом деления 0,1 мм (относительная погрешность измерений по ширине образцов 0,1/30100% = 0,33%, и по длине - 0,1/100 100% = 0,1%), масса определялась на аналитических весах ВЛА-200 г-М (относительная погрешность 0,0005/21 • 100% = 0,02%, где 21 - среднее значение массы образцов из стали 08кп, определенное с учетом удельной массы стали 08кп). Подготовка образцов к экспериментам осуществлялась по методике, приведенной в [11].

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Ячейки, собранные из двух образцов из стали 08кп с требуемой величиной зазора, помещались в химические стаканы емкостью 800 мл с электролитом объемом 700 мл. Требуемая величина зазора между образцами регулировалась с помощью прокладок различной толщины. Продолжительность выдержки образцов в электролите 48 часов, температура комнатная (20-22°С), без термостатирования.

В качестве коррозионной среды использовали 3%-й раствор №аС1 и среду, имитирующую условия эксплуатации автомобилей, которую готовили исходя из значений концентрации активных ионов основных компонентов загрязнения дорожной поверхности, в мг-экв/л: хлоридов 22,00-26,00; аммония 0,25-0,55; нитратов 5,00-7,00; сульфатов 5,18-5,82. Для этого в 1 л дистиллированной воды растворяли: 1,404 г хлористого натрия №аС1, 0,0068 г аммиачной воды №Н40Н, 0,051 г нитрата натрия №N0;? и 0,3905 г сульфата натрия Na2S04. Масса растворяемых ингредиентов определена из условия максимального содержания основных компонентов загрязнения на поверхности дороги [13]. Отбор проб загрязнений дорожной поверхности осуществлялся с ноября по март 2013-2014 и 2014-2015 гг. 20-го числа каждого месяца начиная с ноября по март месяц включительно.

После выемки из коррозионных сред образцы очищались от продуктов коррозии, промывались в чистой воде, сушились фильтровальной бумагой. Результаты измерений, взвешиваний и расчетов заносились в специальную таблицу.

Расчетные коррозионные потери вычислялись по выражению [10]:

К

м1-м2

10000X8760

в, с - размеры ч. 10000 - ко-

2[ab + (a+b)c] Т '

где М;; М2 - масса образцов до и после выдержки в коррозионной среде, г; а, образца, см2; Т - продолжительность выдержки образцов в коррозионной среде эффициент для перевода квадратного метра в квадратные сантиметры; 8760 - продолжительность времени года в часах (24x365).

Результаты и обсуждение. Нами проведены экспериментальные исследования по изучению влияния величины зазора щели на скорость коррозии стали, результаты которых приведены в таблице 1 и на рисунке 3.

Таблица 1 - Зависимость скорости коррозии стали 08кп в 3%-м растворе хлорида натрия и имитирующей среде от величины зазора в соединении

Table 1 - Dependence of the corrosion rate of 08KP steel in 3% sodium chloride solution and the simulating medium on the size of the gap in the joint_

x

Величина зазора, о, мм / The size of the gap, о, mm, x Скорость коррозии, К, г/м2тод / Corrosion rate, K, g/m2year, y

в 3 %-м растворе NaCl in 3 % solution NaCl в имитирующей среде in a simulation environment

0,10 1085 850

0,20 1450 1390

0,30 1570 1510

0,40 1630 1590

0,50 1620 1550

0,6 1530 1510

0,7 1460 1350

0,8 1390 1250

0,9 1220 1180

1,0 1130 1070

1,1 990 960

1,2 810 890

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

На основании данных таблицы 1 и рисунка 3 можно сделать вывод о том, что наиболее опасными, с точки зрения коррозии, в соединениях деталей сельскохозяйственных машин и автотракторной техники являются зазоры, величина которых находится в пределах от 0,2 до 0,9 мм и в 3%-м растворе хлорида натрия, и в имитирующей среде. Объясняется это тем, что в зазорах таких размеров всегда накапливаются грязь, пыль и другие загрязнения, которые способны впитывать и удерживать влагу, и ограничена возможность доступа пассивирующих веществ, имеющихся в жидкости, в зазор. Очистить щели от влажных загрязнений и продуктов коррозии очень трудно [4, 12].

у (К. g/m2, у ear)

Рисунок 3 - Зависимость скорости коррозии от величины зазора в соединении Figure 3 - Dependence of the corrosion rate on the size of the gap in the joint

По краям щели появляются наросты, которые периодически смачиваются и высыхают, что усиливает интенсивность коррозионных процессов или разрушает защитные покрытия.

Выводы. Наиболее опасными, с точки зрения коррозии, в соединениях деталей сельскохозяйственных машин и автотракторной техники являются зазоры, величина которых находится в пределах от 0,2 до 0,9 мм, и при конструировании и выполнении ремонтных работ необходимо учитывать влияние щелей, зазоров и их размеров на коррозионную стойкость сельскохозяйственных машин и автотракторной техники и, по возможности, минимизировать количество некачественных соединений, что повысит коррозионную стойкость, следовательно, и надежность машин.

Библиографический список

1. Загидуллин Р. Н., Дмитриева Т. Г., Ямалиев Р. Ф. Ингибиторы для защиты металлов от коррозии и наводораживания // Химическая промышленность сегодня. 2013. № 3. С. 9-20.

2. Ингибитор коррозии металлов для использования при ремонте автотракторной техники / Н. В. Бышов, С. Д. Полищук, И. В. Фадеев, Ш. В. Садетдинов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. 2019. № 2. С. 257-262.

3. Кузин Е. Г. Щелевая коррозия в соединениях сельскохозяйственных машин // Новая наука: Проблемы и перспективы. 2016. № 115-2. С. 180-183.

4. Кузнецов Ю. И. Физико-химические аспекты защиты металлов органическими ингибиторами коррозии // Коррозия: материалы, защита. 2013. № 4. С. 26-36.

5. Лисунов Е. А., Миронов Е. Б., Гладицын А. Ю. Процесс образования и развития электрохимической коррозии сельскохозяйственной техники // Аграрный вестник Верхневолжья. 2015. № 4 (12). С. 49-52.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

6. Методы борьбы с коррозией металлов / В. Г. Козлов, И. В. Титова, А. Н. Коноплин, Н. Н. Булыгин // Фундаментальные исследования. 2017. № 6. С. 53-57.

7. Повышение противокоррозионных свойств растворов синтетических моющих средств для мойки деталей / Н. В. Бышов, И. В. Фадеев, Г. А. Александрова, Ш. В. Садетдинов // Известия Международной академии аграрного образования. 2019. № 45. С. 20-24.

8. Повышение эффективности противокоррозионной защиты стыковых и сварных соединений сельскохозяйственных машин консервационными материалами / А. В. Шемякин, М. Б. Латы-шенок, В. В. Терентьев, К. В. Гайдуков, И. В. Зарубин, А. В. Подъяблонский, С. А. Кожин, А. В. Кирилин // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 2 (65). С. 87-91.

9. Фадеев И. В. Аммиак - ингибитор коррозии черных металлов // Известия Международной академии аграрного образования. 2016. №26. Т. 1. С. 21-24.

10. Фадеев И. В., Садетдинов Ш. В. Повышение коррозионной стойкости стали 10 // Вестник МАДИ. 2015. Вып. 2(41). С. 107-114.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

11. Фадеев И. В., Новоселов А. М., Садетдинов Ш. В. Теоретические основы разработки новых ингибиторов коррозии для автотранспортного комплекса // Вестник МАДИ. 2014. Вып. 4(39). С. 17-21.

12. Corrosion inhibition of aluminum alloy aa6063-t5 by vanadates: microstructure characterization and corrosion analysis / D. S. Kharitonov, C. Ornek, P. M. Claesson, J. Pan, I. M. Zharskii, J. Sommertune, I. I. Kurilo // Journal of the Electrochemical Society. 2018. V. 165. №3. P. 116-126.

13. Investigation of under film corrosion using pH sensitive microcapsules / T. Matsuda, K. B. Kashi, M. Jensen, V. J. Gelling // EUROCORR 2014 - Improving materials durability: from cultural heritage to industrial applications. 2014. https://cyberleninka.ru/article/n7obzor-zarubezhnogo-opyta-issledovaniy-korrozii-i-sredstv-zaschity-ot-korrozii.

14. Pavlov A. A. Development of new corrosion-resistant bimetals with increased corrosion resistance prepared by electroslag surfacing technology // Chemical and Petroleum Engineering. 2017. P. 551-556.

15. Study by in situ Raman spectroscopy of carbon steel corrosion in CO2 and H2S environment / O. Delpoux, J. Kittel, F. Grosjean, S. Joiret, N. Desamais, C. A. Taravel-Condat // EUROCORR 2014 -Improving materials durability: from cultural heritage to industrial applications. 2014.

16. Synergetic effect of bactericidal action of borates in solutions of synthetic detergents / N. V. Byshov, I. A. Uspensky, I. V. Fadeev, Sh. V. Sadetdinov // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2019. №10 (2). P. 1441-1446.

Conclusions. The most dangerous from the point of view of corrosion in the joints of parts of agricultural machines and automotive vehicles are gaps, the value of which is in the range from 0.2 to 0.9 mm and in the design and execution of renovations necessary to consider the influence of cracks, gaps and their size on the corrosion resistance of agricultural machinery and automotive vehicles and, if possible, to minimize the number of poor connections, which will increase the corrosion resistance, therefore, the reliability of the machines.

References

1. Zagidullin R. N., Dmitrieva T. G., Yamaliev R. F. Ingibitory dlya zaschity metallov ot kor-rozii i navodorazhivaniya // Himicheskaya promyshlennost' segodnya. 2013. № 3. P. 9-20.

2. Ingibitor korrozii metallov dlya ispol'zovaniya pri remonte avtotraktornoj tehniki / N. V. Byshov, S. D. Polischuk, I. V. Fadeev, Sh. V. Sadetdinov // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversi-tetskogo kompleksa. 2019. № 2. P. 257-262.

3. Kuzin E. G. Schelevaya korroziya v soedineniyah sel'skohozyajstvennyh mashin // Novaya nauka: Problemy i perspektivy. 2016. № 115-2. P. 180-183.

4. Kuznecov Yu. I. Fiziko-himicheskie aspekty zaschity metallov organicheskimi ingibitorami korrozii // Korroziya: materialy, zaschita. 2013. № 4. P. 26-36.

5. Lisunov E. A., Mironov E. B., Gladicyn A. Yu. Process obrazovaniya i razvitiya jelektro-himicheskoj korrozii sel'skohozyajstvennoj tehniki // Agrarnyj vestnik Verhnevolzh'ya. 2015. № 4 (12). P. 49-52.

6. Metody bor'by s korroziej metallov / V. G. Kozlov, I. V. Titova, A. N. Konoplin, N. N. Bulygin // Fundamental'nye issledovaniya. 2017. № 6. P. 53-57.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

7. Povyshenie protivokorrozionnyh svojstv rastvorov sinteticheskih moyuschih sredstv dlya mojki detalej / N. V. Byshov, I. V. Fadeev, G. A. Aleksandrova, Sh. V. Sadetdinov // Izvestiya Mezhdunarodnoj akademii agrarnogo obrazovaniya. 2019. № 45. P. 20-24.

8. Povyshenie ]ffektivnosti protivokorrozionnoj zaschity stykovyh i svarnyh soedinenij sel'skohozyajstvennyh mashin konservacionnymi materialami / A. V. Shemyakin, M. B. Latyshenok, V. V. Terent'ev, K. V. Gajdukov, I. V. Zarubin, A. V. Pod'yablonskij, S. A. Kozhin, A. V. Kirilin // Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. 2016. № 2 (65). P. 87-91.

9. Fadeev I. V. Ammiak - ingibitor korrozii chernyh metallov // Izvestiya Mezhdunarodnoj akademii agrarnogo obrazovaniya. 2016. №26. T. 1. P. 21-24.

10. Fadeev I. V., Sadetdinov Sh. V. Povyshenie korrozionnoj stojkosti stali 10 // Vestnik MADI. 2015. Vyp. 2(41). P. 107-114.

11. Fadeev I. V., Novoselov A. M., Sadetdinov Sh. V. Teoreticheskie osnovy razrabotki novyh ingibitorov korrozii dlya avtotransportnogo kompleksa // Vestnik MADI. 2014. Vol. 4(39). P. 17-21.

12. Corrosion inhibition of aluminum alloy aa6063-t5 by vanadates: microstructure characterization and corrosion analysis / D. S. Kharitonov, C. Ornek, P. M. Claesson, J. Pan, I. M. Zharskii, J. Sommertune, I. I. Kurilo // Journal of the Electrochemical Society. 2018. V. 165. №3. P. 116-126.

13. Investigation of under film corrosion using pH sensitive microcapsules / T. Matsuda, K. B. Kashi, M. Jensen, V. J. Gelling // EUROCORR 2014 - Improving materials durability: from cultural heritage to industrial applications. 2014. https://cyberleninka.ru/article/n7obzor-zarubezhnogo-opyta-issledovaniy-korrozii-i-sredstv-zaschity-ot-korrozii.

14. Pavlov A. A. Development of new corrosion-resistant bimetals with increased corrosion resistance prepared by electroslag surfacing technology // Chemical and Petroleum Engineering. 2017. P. 551-556.

15. Study by in situ Raman spectroscopy of carbon steel corrosion in CO2 and H2S environment / O. Delpoux, J. Kittel, F. Grosjean, S. Joiret, N. Desamais, C. A. Taravel-Condat // EUROCORR 2014 -Improving materials durability: from cultural heritage to industrial applications. 2014.

16. Synergetic effect of bactericidal action of borates in solutions of synthetic detergents / N. V. Byshov, I. A. Uspensky, I. V. Fadeev, Sh. V. Sadetdinov // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2019. №10 (2). P. 1441-1446.

Authors Information

Byshov Nikolay Vladimirovich, professor of the Department of machine and tractor fleet operation of the Ryazan State Agrotechnological University named after P. A. Kostychev (Russia, 390044, Ryazan, Kostycheva str., 1), doctor of technical sciences, professor. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4619-6446, byshov@rgatu.ru.

Uspensky Ivan Alekseevich, Head of the Department of technical operation of transport of the Ryazan State Agrotechnological University named after P. A. Kostychev (Russia, 390044, Ryazan, Kostycheva str., 1), doctor of technical sciences, professor.

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4343-0444, ivan.uspensckij@yandex.ru.

Tsymbal Alexander Andreevich, professor of the Department of heat engineering, hydraulics and energy supply of enterprises of the Russian State Agrarian University-MSHA. K. A. Timiryazeva (Russia, 127550, Moscow, Timiryazevskaya str., 49), doctor of agricultural sciences, professor. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6543-4999 atcimbal@rgau-msha.ru

Yukhin Ivan Alexandrovich, Head of the Department of automotive engineering and heat power engineering of the Ryazan State Agrotechnological University named after P. A. Kostychev (Russia, 390044, Ryazan, Kostycheva str., 1), doctor of technical sciences, associate professor. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3822-0928, yuival@rambler.ru.

Fadeev Ivan Vasilyevich, head of the Department of machine science of the Chuvash State Pedagogical University. I. Ya. Yakovleva (Russia, 428000, Cheboksary, K. Marx str., 38), candidate of technical sciences, associate professor. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5863-1812, ivan-fadeev-2012@mail.ru. Mitrokhina Ekaterina Vladimirovna, applicant for the Department "Technical Operation of Transport" at the Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostychev (Russian Federation, 390044, Ryazan, Kostychev St.

Kulik Sergey Nikolaevich, applicant for the Department "Technical Operation of Transport" at the Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostychev (Russian Federation, 390044, Ryazan, Kostychev St.)

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Информация об авторах Бышов Николай Владимирович, профессор кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка Рязанского государственного агротехнологического университета им П.А. Костычева (РФ, 390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1), доктор технических наук, профессор. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4619-6446, byshov@rgatu.ru.

Успенский Иван Алексеевич, заведующий кафедрой технической эксплуатации транспорта Рязанского государственного агротехнологического университета им П.А. Костычева (РФ, 390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1), доктор технических наук, профессор. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4343-0444, ivan.uspensckij@yandex.ru.

Цымбал Александр Андреевич, профессор кафедры теплотехники, гидравлики и энергообеспечения предприятий Российского государственного аграрного университета - МСХА им. К.А. Тимирязева (РФ, 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49), доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6543-4999 atcimbal@rgau-msha.ru

Юхин Иван Александрович, заведующий кафедрой автотракторной техники и теплоэнергетики Рязанского государственного агротехнологического университета им П.А. Костычева (РФ, 390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1), доктор технических наук, доцент. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3822-0928 yuival@rambler.ru.

Фадеев Иван Васильевич, заведующий кафедрой машиноведения Чувашского государственного педагогического университет им. И.Я. Яковлева (РФ, 428000, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, 38), кандидат технических наук, доцент. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5863-1812, ivan-fadeev-2012@mail.ru. Митрохина Екатерина Владимировна, соискатель кафедры «Техническая эксплуатация транспорта» Рязанского государственного агротехнологического университета им П.А. Костычева (РФ, 390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1).

Кулик Сергей Николаевич, соискатель кафедры «Техническая эксплуатация транспорта» Рязанского государственного агротехнологического университета им П.А. Костычева (РФ, 390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1).

DOI: 10.32786/2071-9485-2020-02-33 IMPROVING THE EFFICIENCY OF USE GRAIN HARVESTERS BY USING REMOVABLE GRAIN BUNKERS

A. I. Ryadnov, О. А. Fedorovа, O. I. Poddubny, S. Yu. Fandeev

Volgograd State Agrarian University, Volgograd, Russia Received 17.12.2019 Submitted 28.04.2020

Summary

A scheme of a combine harvester equipped with a mechanism for replacing a grain-filled hopper with an empty replacement one is proposed. The efficiency coefficient of using combine harvesters of different designs, taking into account their performance for one hour of shift time under other identical cleaning conditions, is proposed. The results of research have shown that the use of a sorghum harvester equipped with a device for replacing a hopper filled with grain with a removable empty hopper can increase the efficiency of its use by 1.2 - 3.7 times, depending on the productivity of grain threshing per shift, the volume of the removable hopper and the object of comparison.

Abstract

Introduction. With existing technologies for harvesting grain crops, a significant portion of the shift time is non-productive time, including the unloading of grain from the combine's hopper. Unloading grain from the hopper on the move of the combine is used in real conditions very rarely, because it requires precise coordinated driving of the grain harvester and the car in which the grain is unloaded. In this regard, it is relevant to develop designs for combine harvesters equipped with a mechanism for replacing an empty hopper with a grain-filled hopper and then unloading it on the field without stopping the combine. Object. To increase the efficiency of using grain harvesting machines on the example of an experimental sorghum harvester equipped with a mechanism for replacing a grain-filled hopper with an empty replacement one. Materials and methods. To increase the efficiency of using a sorghum harvester for sorghum harvesting, it is proposed to use a harvester equipped with a mechanism for replacing a grain-filled hopper with an empty replacement one. Studies of the time spent on unloading grain from the hopper of the sorghum harvester to the vehicle and waiting for the vehicle were carried out on the harvesting of grain sorghum in the harvesting seasons of 2017-2019 in a number of farms in the Volgograd region. Statistical data on the costs

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.