CC BY
4ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ
СОВРЕМЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Ищенко Анатолий Алексеевич
доктор технических наук, профессор, «Приазовский государственный технический университет»,
г. Мариуполь Дашко Елена Викторовна
аспирант, Приазовский государственный технический университет, г. Мариуполь
THE RESTORATION OF POWER EQUIPMENT BY USING MODERN POLYMERIC MATERIALS
Anatoly Ischenko, doctor of technical sciences, professor, Pryazovskyi State Technical University, Mariupol
Dashko Elena, postgraduate, Pryazovskyi State Technical University, Mariupol
АННОТАЦИЯ
На сегодняшний день при восстановлении энергетического оборудования всё чаще применяются полимерные материалы, которые требуют проведения комплексных испытаний, позволяющих выполнить предварительную оценку как адгезионной прочности материалов, так и их способности сопротивляться воздействию агрессивных сред. В данной работе приведены результаты таких исследований, проведённых не только в лабораторных условиях, но и в промышленных, в том числе в системе городского водоканала, а также на АЭС. Данные исследования показали, что срок службы деталей, восстановленных с помощью полимерного материала, увеличился вдвое.
ABSTRACT
Today, more often it is used polymeric materials that require the conducting of complex tests to execute a preliminary assessment of the adhesive strength of materials, as well as their capacity for resistance to aggressive environments by restoring power equipment. In the given paper it is presented the results of such research conducted not only in the laboratory, but also in industry, including in the municipal water treatment plant, as well as in nuclear power plants. These studies showed that the service life of parts recovered from a polymeric material was doubled.
Ключевые слова: энергетическое оборудование, насос, полимерный материал, адгезионная прочность, химическая стойкость.
Keywords: power equipment, pumps, polymeric material, adhesive strength, chemical resistance.
Ресурс работы энергетического оборудования в частности насосов, задвижек, клапанов и т.п., как правило связан с износом и выходом из строя как вращающихся частей, так и корпусов. В практике ремонта и восстановления промышленного оборудования в последние годы получают всё большее распространение полимерные материалы, созданные на базе клеевых композиций с добавкой целого ряда модификаторов и позволяющие наращивать и защищать поверхности подверженные износу и коррозии [2].
Вместе с тем, такое использование полимеров требует проведения комплексных испытаний, позволяющих выполнить предварительную оценку как адгезионной прочности материалов, так и их способности сопротивляться воздействию агрессивных сред [1].
Кафедрой «Механическое оборудование заводов чёрной металлургии» Приазовского государственного технического университета проведён комплекс исследований свойств полимерных материалов, предназначен-
ных к использованию при восстановлении энергетического оборудования, который позволил разработать технологии ремонтов широкого спектра энергетического оборудования.
Поставленная задача исследования решалась с помощью использования разрывной машины, которая позволила прежде всего установить пределы адгезионной прочности материала как в чистом виде, так и с добавлением материала корунд. Дело в том, что испытаниям подвергался материал марки ННК ДК-2 на полиуретановой основе. И для повышения его сопротивляемости износу в него добавлялся корунд двух фракций 2 мм и 0,2 мм.
Исследование адгезионной прочности данного материала выполнялось с помощью специального образца, изображенного на рисунке 1. Образец представляет собой две металлические пластины одинаковой толщины с специально подготовленными площадками для нанесения полимерного материала. Размеры площадки: ширина - 20 мм, длина - 30 мм.
1 - Образец стальной; 2- Отверстие для фиксации; 3- Слой полимера. Рисунок 1 - Образцы для исследования адгезионной прочности
В результате этого эксперимента мы определили влияние добавления корунда на адгезионную прочность. В ходе эксперимента определили различие между разнообразным содержание корунда различной фракции и увидели, как он влияет на адгезионную прочность полимера. В ходе эксперимента мы нагружаем образцы до разрушения слоя полимера и фиксируем значения, после чего производим расчёт адгезионной прочности по формуле:
5 , (1)
где F- максимальная нагрузка, кгс;
§=9.80665- ускорение свободного падения, м/с2;
Б - площадь поверхности, мм2.
Для испытания адгезионной прочности при сдвиге необходимо исключить любые нагрузки, кроме растяжения. Для этого было изготовлено специальное захватывающее устройство, показанное на рисунке 2, которое позволяет исключить из испытаний крутящие и изгибающие моменты.
Рисунок 2- Схема закрепления образцов
Нагружение композитного материала производилось на разрывной машине РМ-20. Результаты экспериментов и расчётов заносим в таблицу 1.
Анализируя полученные в результате экспериментов адгезионной прочности от содержания корунда в полимерном материале можно сделать взвод о том, что добавление корунда в материал однозначно приводит к снижению адгезионной прочности. Исходя из результатов эксперимента можно предположить, что снижение адгезионной прочности более, чем на 15% является нецелесообразным с точки зрения надёжности соединения защитного слоя полимера с металлом.
Принимая во внимание тот факт, что защитное покрытие восстановленной детали или корпуса насоса в процессе эксплуатации должно не только защищать от коррозии и износа, но и контактировать с химически агрессивными средами перекачиваемой жидкости было принято решение провести испытания на химическую устойчивость материала ННК ДК-2.
Оценку химической устойчивости определить по степени впитываемости полимером химически агрессивных жидкостей и по внешним дефектам, полученным в результате разъедания поверхности образца.
Образцы для испытания изготавливались путём отливки полимерного материала в формы с последующей их установкой на стенд до окончания полной полимеризации. Геометрические параметры образца: диаметр D = 20 мм, высота h = 10 мм. В качестве агрессивных сред были выбраны: концентраты серной кислоты, 50% и 20% растворы серной кислоты; растворы щелочи 100%, 50% и 20%; морская вода; растворитель 746; машинное масло; бензин; денатурат. Оценка впитываемости производилась путём взвешивания образцов до и после эксперимента.
Эксперимент заключался в погружении образцов в ёмкости с агрессивным веществом на 7 дней. Ежедневно вещества, с погружёнными в них образцами перемешивались. По окончанию срока испытаний образцы были извлечены из ёмкостей, тщательно протёрты и взвешены на весах ТВЕ - 0,5-0,01 с максимальной массой взвешивания 0,5 кг. Также был произведён внешний осмотр образцов с целью обнаружения видимых дефектов. Результаты эксперимента представлены в таблице 2.
Таблица 1
Результаты экспериментального определения адгезионной прочности полимеров.
Содержание корунда мелкой фракции,% Содержание корунда крупной фракции,% ННКДК- 2
№ образца Максимальное разрыв- Расчётная адгезионная Средняя адгезионная Отклонение от эталонного значения,%
ное усилие, кгс прочность, МПа прочность, МПа
1 1224 20,01
0 0 2 1120 18,31 19,4 0
3 1216 19,88
1 1200 19,62
40 0 2 1120 18,31 19,4 0
3 1240 20,27
1 824 13,47
80 0 2 824 13,47 13,65 -29,66%
3 856 14,00
1 1190 19,46
0 40 2 1058 17,30 18,68 -3,71%
3 1180 19,29
1 865 14,14
0 80 2 832 13,60 13,98 -27,95%
3 868 14,19
1 1050 17,17
40 40 2 986 16,12 16,5 -14,94%
3 992 16,22
1 920 15,04
40 80 2 890 14,55 14,01 -27,81%
3 760 12,43
1 758 12,39
80 40 2 790 12,92 12,5 -35,56%
3 746 12,20
1 620 10,14
80 80 2 582 9,52 9,58 -50,62%
3 556 9,09
Таблица 2
Результаты эксперимента по определению химической устойчивости материала ННК ДК - 2.
Агрессивная среда Масса образца, г Результаты визуального осмотра
До испытания После испытания
Серная кислота. Концентрат 4,85 4,85 Дефектов не обнаружено
4,87 4,87
4,88 4,88
Серная кислота. 50% раствор 4,86 4,86 Дефектов не обнаружено
4,89 4,89
4,87 4,87
Серная кислота. 20% раствор 4,83 4,83 Дефектов не обнаружено
4,86 4,86
4,87 4,87
Щелочь. Концентрат 4,87 4,87 Поверхность образца стала матовой
4,93 4,93
4,91 4,91
Щелочь. 50% раствор 4,55 4,56 Поверхность образца стала матовой
4,57 4,58
4,56 4,57
Щелочь. 20% раствор 4,78 4,81 Поверхность образца стала матовой
4,81 4,84
4,80 4,83
Морская вода 4,90 4,92 Дефектов не обнаружено
4,89 4,91
Агрессивная среда Масса образца, г Результаты визуального осмотра
До испытания После испытания
4,88 4,90
Растворитель 4,58 7,3 Образец полностью разрушен (рис. 3)
4,55 7,0
4,56 7,7
Машинное масло 4,8 4,8 Дефектов не обнаружено
4,75 4,75
4,77 4,77
Бензин 4,45 4,75 Поверхность образца стала мягкой
4,42 4,68
4,44 4,76
Денатурат 4,54 4,59 Дефектов не обнаружено
4,6 4,63
4,55 4,59
В результате проведённых экспериментов установлено, что материал ННК ДК - 2 может быть использован при работе со всеми испытанными агрессивными сре-
дами, кроме растворителей, содержащих толуол и бензина. Влияние растворителя 746 на образец из полимерного материала ННК ДК-2 показан на рисунке 3, где видно, что образец полностью разрушился.
Рисунок 3 - Влияние растворителя 746 на образец из полимерного материала ННК ДК - 2.
Проведенные эксперименты позволили рекомендовать и использовать материал ННК ДК-2 для восстановления шламовых насосов, рабочих колёс центробежных насосов и запорной арматуры. На рисунке 4 показан поворотный затвор ДУ 400 восстановленный с помощью ННК ДК - 2 с содержанием корунда 80%. Как показали про-
мышленные испытания, проводимые в системе городского водоканала при перекачке сточных вод, содержащих песчаную смесь, срок службы восстановленного затвора составил один год.
Кроме того, на рисунке на рисунках 5 и 6 показаны исходное состояние и состояние после восстановления рабочего колеса центробежного насоса ЦН 3000-197
Рисунок 4 - Поворотный затвор ДУ 400 до и после восстановления.
Рисунок 5 - Изношенное состояние рабочего колеса центробежного насоса ЦН 3000-197
Рисунок 6 - Восстановленное материалом ННК ДК-2 рабочее колесо центробежного насоса ЦН 3000-197
Как видно из рисунка практически полностью изношенные лопатки колеса были восстановлены с помощью материала ННК ДК - 2 до номинальных размеров. Практика эксплуатации этого восстановленного колеса продемонстрировала возможность сопротивления защитного слоя кавитационному и коррозионному воздействиям, которые и являлись причинами выхода его из строя. Срок службы восстановленного колеса составил 11 месяцев при перекачке воды из реки в пруд охладитель Южноукраинской АЭС.
Следовательно, материал ННК ДК-2, исследуемый в этой работе, можно рекомендовать использовать для восстановления и защиты деталей энергетического оборудования, работающего с агрессивными жидкими средами с твердыми включениями.
Список литературы
1. Ищенко А.А. Эффективное восстановление корпусов насосов коксохимического и горнорудного производства современными полимерными материалами. /д.т.н. профессор Ищенко А.А., Гришко В.П.// Политехнический журнал «Металлургическая и горнорудная промышленность». - Днепропетровск 2011. - вип 3. - С. 83-85.
2. Ищенко А.А. Анализ способов защиты и восстановления деталей перекачивающего оборудования /д.т.н. профессор Ищенко А.А., Дашко Е.В.// Международный научно-технический и производственный журнал «Металлургические процессы и оборудование» / под редакцией С.П. Еронько д.т.н., проф.. - Донецк ООО «Технопарк ДонГТУ «УНИТЕХ» 2013. - вип 4. - С. 82-87.
МОДИФИКАЦИЯ АЛГОРИТМА КОДИРОВАНИЯ ХАФФМАНА
ДЛЯ КРИПТОГРАФИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ
Кожевникова Ирина Сергеевна, Ананьин Евгений Викторович, Датская Лариса Викторовна
студенты, Волгоградский государственный университет, г. Волгоград
Никишова Арина Валерьевна
кандидат техн. наук, доцент, Волгоградский государственный университет, г. Волгоград
HUFFMAN CODING ALGORITHM MODIFICATION FOR CRYPTOGRAPHIC PURPOSES Kozhevnikova Irina, student, Volgograd State University, Volgograd
Nikishova Arina, candidate of tehn. sciences, assistant professor, Volgograd State University, Volgograd
