Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

Оборудование и эксплуатация газопроводов Ю

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-13

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ОБРАЗОВАНИЯ                                ГОУ УГТУ-УПИ

Краснотурьинский филиал

Кафедра «Оборудование и эксплуатация газопроводов»

Ю.Ф. Федяков

Ремонт турбомашин и оборудования компрессорных станций магистральных газопроводов

Часть II

ТЕХНОЛОГИЯ  РЕМОНТА 

Учебное пособие

г. Краснотурьинск

2004 г.


УДК 621.418

РЕЦЕНЗЕНТ:   канд. техн. наук  К. Ф. Отт  

Автор: Ю. Ф. Федяков  

 Ремонт турбомашин и оборудования компрессорных станций магистральных газопроводов.

Часть II.  ТЕХНОЛОГИЯ  РЕМОНТА. Учебное пособие

ISBN 5-321-00340-8

Рассмотрены основные организации производства и технологии ремонта оборудования компрессорных станций. Освещена приемка агрегата в ремонт от эксплуатирующей организации. Рассмотрены вопросы подготовки производства, технологии дефектовки и ремонта основного и вспомогательного оборудования, их испытания и сдачи в эксплуатацию, приведены технические характеристики применяемого оборудования и оснастки. В части технологии ведения ремонтных работ указаны только общие принципы, так как она изменяется в зависимости от конкретных условий и конструктивных особенностей оборудования, указаний заводов – изготовителей, наличия средств механизации, оснащения ремонтных баз, сроков производства и многих других факторов.

Пособие предназначено для студентов, обучающихся  по специальности 101400 – Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели, а также других энергомашиностроительных специальностей вузов и может быть полезно специалистам газотранспортных и ремонтных предприятий.

Библиогр.: 20 назв., Рис.67.

Подготовлено кафедрой «Оборудование и эксплуатация газопроводов».

ГОУ УГТУ-УПИ

Краснотурьинский филиал, 2004


ТЕХНОЛОГИЯ  РЕМОНТА                                                     турбомашин и оборудования компрессорных станций магистральных газопроводов

1. Введение

1.1 Общие положения

В процессе эксплуатации газоперекачивающих агрегатов (ГПА) увеличивается износ сопрягаемых деталей и узлов, ухудшается техническое состояние машин, появляются неисправности и отказы. Для поддержания необходимого уровня технического состояния и технико-экономических характеристик ГПА необходимо их периодически ремонтировать.

На безотказную работу ГПА большое влияние оказывает система их технического обслуживания и профилактического ремонта. Рационально организованное профилактическое обслуживание способствует уменьшению количества отказов и увеличивает долговечность ГПА. Комплекс мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту ГПА можно условно разделить на профилактические работы, связанные в основном с предупреждением отказов (ревизии, средний и капитальный ремонт), и работы по устранению внезапных отказов (аварийный ремонт).

Основной целью профилактических мероприятий является предупреждение износа деталей агрегата, сохранение технических характеристик в пределах установленных допусков и обеспечение безотказной работы ГПА в межремонтные сроки. Профилактические работы могут производиться по достижении определенной наработки, по достижении установленных календарных сроков, по обоим показателям. При выборе оптимальных режимов профилактики весьма важной задачей является определение оптимальной периодичности ремонта отдельных деталей и узлов в общем оптимальном режиме обслуживания ГПА в целом. Для газоперекачивающих агрегатов критерий оптимального режима профилактики определяется из условия достижения максимальной надежности работы узлов и деталей в межпрофилактический период при минимальных трудозатратах на выполнение профилактических работ и устранение отказов.

Специализированное ремонтное предприятие должно быть заинтересовано в постоянном повышении технического уровня ГПА. При этом возможно экономическое стимулирование со стороны заказчика за улучшение технико-экономических показателей работы отремонтированного и модернизированного оборудования. При улучшении показателей отремонтиро-ванного агрегата по сравнению с данными акта приемки предыдущего капитального ремонта заказчик перечисляет ремонтному предприятию в поощрительный фонд до 10% от суммы получаемой условно-годовой экономии. При выдаче ремонтным предприятием гарантий, обеспечивающих удлинение межремонтного пробега, сумма отчислений в его поощрительный фонд удваивается. Ремонтное предприятие несет штрафные санкции при невыполнении своих обязательств в тех же размерах.

В настоящее время ремонтное обслуживание ГПА осуществляется преимущественно постоянными ремонтными участками, а иногда и выездными бригадами, выполняющими непосредственно на КС все ремонтные операции при любом виде ремонта. Аварии и повреждения, с которыми встречаются ремонтники, являются следствием конструктивных, технологических и эксплуатационных дефектов.

Конструктивные дефекты возникают из-за неудачного выбора конструкции или материала, отступлений, допущенных при проектировании узлов ГПА.

Технологические дефекты — это следствие отклонений от установленной технологии изготовления и сборки узлов и деталей ГПА. К ним относятся отступления от рабочих размеров при изготовлении деталей, непредусмотренная замена материалов, нарушения режимов термообработки, перезаливки вкладышей подшипников, балансировки роторов и т. д.

Эксплуатационные дефекты возникают вследствие нарушения порядка, установленного инструкциями заводов-изготовителей оборудования по эксплуатации и ремонтно-техническому обслуживанию оборудованию. К таким дефектам можно отнести, например, аварийные разрушения узлов ГПА при нарушении инструкции по пуску турбоустановки, повреждение шеек роторов и элементов гидродинамического регулирования при работе агрегата на грязном, обводненном масле.

Ремонтные работы выполняются ремонтным персоналом с помощью универсального слесарного инструмента и ручных приспособлений; при необходимости используется имеющееся в наличии металлорежущее оборудование КС и РММ.

Весь объем ремонтных работ можно условно разделить на два этапа.

1. Типовой капитальный (средний) ремонт — это обязательные операции по разборке, чистке, мойке, дефектовке узлов и деталей и устранению дефектов.

2. Специальные ремонтные работы — это работы, не предусмотренные при производстве капитального ремонта по типовой номенклатуре, а также работы по замене отдельных узлов основного и вспомогательного оборудования при узловом методе ремонта.

Объемы ремонтных работ по типовой номенклатуре и специальных ремонтных работ, а также их стоимость определяются Прейскурантом № 26-05-28. Часть I. Газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным приводом.

Трудозатраты на типовой капитальный ремонт при современном способе его ведения регламентированы справочником ЦНИИСгазпрома «Нормы времени на ремонт центробежных нагнетателей газа с приводом от газотурбинных установок, электродвигателей и вспомогательного оборудования» и составляют в среднем в зависимости от типа агрегата 1700—2000 чел.-ч. Как показывает опыт, трудозатраты на выполнение специальных ремонтных работ составляют в среднем 180—200% объема типовых ремонтных работ. Эти трудозатраты увеличиваются по мере наработки агрегатом общего количества машино-часов.

Ремонтные операции являются трудоемкими, требуют применения универсального слесарного инструмента, нередко выполняются вручную. В условиях компрессорного цеха механизация их представляет определенные трудности. Практически невыполнимой в условиях КС является такая важная операция, как контроль соосности шеек роторов и исправление этого дефекта. Опыт эксплуатации ГТУ показал, что такие дефекты на роторах имеются и могут быть исправлены только в специальной мастерской.

Таким образом, возрастающий объем ремонтных работ, увеличение доли специальных ремонтных работ по мере наработки машино-часов, общая тенденция к потере мощности по мере старения оборудования заставляют искать новые пути повышения эффективности ремонтных работ.

Одним из этих путей является внедрение агрегатно-узлового метода ремонта, сущность которого заключается в своевременной замене ремонтного узла или целиком агрегата, подлежащего ремонту, на однотипный, заранее отремонтированный. Внедрение агрегатно-узлового метода ремонта является качественно новым шагом в организации и повышении эффективности ремонтных работ и обладает следующими преимуществами:

— метод сокращает простой оборудования в ремонте, продолжительность ремонта сокращается в несколько раз против обычной благодаря отделению собственно ремонтных работ от разборочных и сборочных;

— выполнение операций по восстановлению деталей и ремонту отдельных узлов не вызывает простоев оборудования;

— создаются условия для рационального разделения труда между исполнителями ремонтных работ;

— обеспечивается постоянство рабочих мест ремонтников и наиболее удобное их размещение;

— обеспечивается постоянная и более полная загрузка оборудования ремонтных баз;

— повышается качество ремонтных работ и снижается их себестоимость.

Наличие стационарной ремонтной базы, оснащенной высокопроизво-дительными станками и имеющей квалифицированных специалистов, может обеспечить выполнение следующих важных операций:

— механизированные разборку и сборку, промывку и шабровку поступающих на ремонт узлов и деталей;

— комплексную дефектацию деталей с применением рентгено- и гаммаграфии, магнитного, люминесцентного, ультразвукового, оптического и токовихревого контроля и цветной дефектоскопии;

— восстановление и повышение долговечности деталей современными методами (плазменное напыление, электролитический и химико-термический способ и т. п.);

— применение современных методов чистовой обработки восстанавливаемых деталей, повышающих качество и эффективность ремонта.

Применение перечисленных операций позволяет более точно восстанавливать геометрические характеристики изношенных поверхностей и минимально допустимые зазоры, что в свою очередь повышает износостойкость узлов.

Перенос основных операций по восстановлению и подгонке изношенных деталей и узлов на оснащенную ремонтную базу сводит ремонт в условиях КС к выполнению простых сборочно-разборочных операций.

Однако внедрение метода узлового ремонта требует хорошо продуманной тщательной подготовки. Необходимо, в частности, подготовить на все сборочные единицы, намеченные к изготовлению или ремонту, чертежи и другую технологическую документацию. При этом надо разработать технологические процессы ремонта, изготовления и проверки сборочных единиц, определить исполнителей, установить сроки работ и т. д. Непременным условием узлового ремонта является проверенная на практике взаимозаменяемость узлов и деталей однотипных ГПА.

Очень большое значение имеют правильное планирование производства новых и восстановление изношенных узлов и деталей, а также регулярное, в соответствии с действительной потребностью, пополнение задела запасных сборочных единиц и деталей. При этом должны учитываться нормативные сроки службы различных частей оборудования и нормативы неснижаемого запаса деталей.

В настоящее время метод узлового ремонта получил широкое распространение в некоторых ремонтных предприятиях газотранспортных предприятий в виде кустовых ремонтных баз, на которых выполняется по узловому методу ремонт роторов турбин, роторов центробежных нагнетателей, роторов турбодетандеров, турбокомпрессоров, газогенераторов «Эйвон», различных маслонасосов, маслоохладителей, узлов регулирования, запорной арматуры и прочего оборудования.

Опыт работы таких опорных ремонтных пунктов показал, что кроме мастерской, оснащенной необходимым станочным оборудованием, они должны располагать складами для содержания обменного фонда узлов, деталей и запасных частей, обеспечены транспортной схемой и автотранспортом для доставки комплектов отремонтированных узлов на КС. Кроме того, на опорных пунктах целесообразно иметь специальную аварийную бригаду для оперативной ликвидации возможных аварийных ситуаций с ГПА в зоне действия опорного ремонтного пункта.

Таким образом, индустриализация ремонтных работ, узловой метод ремонта с обязательным переносом большинства ответственных операций на кустовую ремонтную базу позволяют повысить производительность труда и резко сократить сроки простоя ГПА в ремонте.

1.2 Подготовка агрегата к ремонту

Ремонт ГПА - это технически сложный и трудоемкий процесс, выполняемый с использованием грузоподъемных механизмов, пневмо- и электроинструмента, газо- и электросварки, специальных приспособлений и механизмов.

То, что процесс ремонта производится в действующем цехе, где работают другие ГПА, а трубопроводы находятся под давлением газа, масла, воды и воздуха, предъявляет повышенные требования к организационно-техническим мероприятиям по подготовке агрегата к ремонту с целью создать безопасные условия труда для ремонтного персонала.

Вывод агрегата в плановый ремонт должен производиться персоналом ЛПУ МГ по утвержденному в установленном порядке плану-графику капитальных и средних ремонтов и с разрешения ЦПДС газотранспортного предприятия.

При аварийных остановках, связанных с разрушением базовых узлов и деталей, агрегат должен выводиться не в плановый, а в аварийно-восстановительный ремонт.

Время начала планового ремонта агрегата должно быть сообщено ремонтной организации за 15 дней до начала работы. Вывод агрегата в аварийно-восстановительный ремонт при отсутствии резерва, с разрешения ЦПДС газотранспортного предприятия, производится незамедлительно в любое время суток с последующим разбором причин и выявлением виновных в установленном порядке.

Подготовка агрегата к капитальному ремонту производится в следующем порядке.

1. До остановки ГТУ в ремонт ремонтный персонал (инженер по ремонту) обязан детально изучить техническую документацию по эксплуатации, дефектную ведомость, перечень запланированных к внедрению технических мероприятий и информационных писем заводов-изготовителей.

2. Осмотреть и проверить работу центробежного нагнетателя, турбины и вспомогательного оборудования на различных режимах, под нагрузкой, при пуске и остановке. Измерить поперечную и вертикальную вибрацию всех подшипников и осевую на переднем подшипнике компрессора. Проверить работу систем регулирования и защиты, давление, развиваемое насосами, измерить эффективную мощность. Зафиксировать рабочие параметры установки при полной нагрузке с указанием температуры: подшипников, масла (до и после маслоохладителей), температуры охлаждающей жидкости на входе и выходе — промежуточного теплоносителя.

3. Проверить тепловые расширения корпусов и состояние пружинных опор.

4. Проверить и измерить температуру корпуса турбины по всем точкам, указанным в формуляре паспорта машины. Подсчитать температурный коэффициент:

K = (tMt0) / (t1t0 ),

где t1температура газа за камерой сгорания; t0температура окружающего воздуха в цехе; tм — температура металла корпуса турбины. Полученные данные сравниваются с формулярными по паспорту машины.

5. Выявить места перегрева наружного корпуса переходного патрубка от камеры сгорания к турбине (у ГТУ, имеющих переходной патрубок).

6. Прослушать агрегат на наличие задеваний проточной части в процессе работы и остановки, работу зубчатой передачи редуктора на плавность, шум, стук, скрежет в зацеплении; сделать соответствующие записи в журнал по ремонту. Записать время выбега роторов.

7. Проверить по щупу (0,03 мм) прилегание опорных лап турбогруппы.

8. Проверить свободу перемещения всех дистанционных шайб турбогруппы.

9. Проверить плотность задвижек, фланцевых соединений трубопроводов, отсутствие утечек масла, воздуха и т. п.

10. Подготовить такелажные приспособления, инструмент, оснастку, средства малой механизации, монтажную площадку и рабочее место, материалы и запасные части. Ремонтная площадка, инструмент и приспособления подготавливаются согласно проекту организации рабочего места с планом размещения узлов и деталей.

11. Проверить наличие на рабочих местах и исправность постоянных разводок сжатого воздуха, воды, электропроводки для сварочных работ и низковольтного освещения.

12. Подготовить материалы и запасные части, необходимые для производства ремонта согласно спецификации, составленной руководителем ремонта.

13. Соорудить необходимые леса и подмости.

14. Проверить документацию об испытаниях и допуске к эксплуатации грузоподъемных механизмов.

15. Проверить и убедиться в наличии и исправности средств пожаро-тушения.

16. Проверить и убедиться в исправности постоянных лестниц, площадок и перекрытий. При обнаружении неисправностей исправить их.

17. Проинструктировать рабочих, ознакомить с планом предстоящих работ, с местом и ролью каждого в этой работе, методами работы и принятой организацией труда, с мероприятиями по технике безопасности и охране труда.

18. На основе упомянутых работ ремонтный персонал совместно с эксплуатационным составляют предварительную ведомость объема работ по ремонту ГТУ, которая должна содержать перечень всех намечаемых работ по ревизии и ремонту как основного, так и вспомогательного оборудования, а также технологический график капитального ремонта.

Уточненный календарный график на ремонт, с учетом дополнительного объема работ, составляется после вскрытия и дефектации агрегата. Он должен предусматривать время (2—3 дня), необходимое для наладки системы контроля и автоматического управления агрегатом и комплексного опробования агрегата и его систем после ремонта.

При составлении предварительной дефектной ведомости используется следующая документация: журнал технической документации по производству ремонта ГПА или формуляры технического состояния агрегата после предшествующего ремонта (монтажа); данные предварительной дефектации агрегата и предремонтного осмотра агрегата; перечень типовых работ ППР; требования пожарной охраны, Госгортехнадзора и техники безопасности; информационных писем заводов-изготовителей; перечень мероприятий, утвержденный ОАО «Газпром», по повышению надежности и экономичности ГПА. Предварительная дефектная ведомость должна содержать перечень предполагаемых работ по агрегату с указанием норм расхода материалов и количества запасных частей, необходимых для ремонта.

19. Отобрать пробы масла из маслобака и маслоохладителей и выяснить необходимость сепарации или замены масла.

Снятие обшивки и разборка турбоагрегата разрешаются только после его остывания (примерно через 30÷36 ч после остановки турбоагрегата).

После остановки агрегата жалюзи воздухозаборной камеры должны быть закрыты для исключения циркуляции холодного воздуха внутри машины, кроме этого необходимо снять силовое и оперативное напряжение на щитах управления, отключить агрегат по газу и воде.

Для предупреждения случайного открытия запорной арматуры, за которой остается рабочее давление, на кранах, задвижках, вентилях устанавливаются блокирующие устройства с замками, вывешиваются плакаты «Не открывать — работают люди». С пневмоприводов кранов снимаются шланги, а на их штуцера ставятся заглушки. Импульсный газ отключается.

Если по условиям техники безопасности отключение задвижкой или вентилем недостаточно, то после них устанавливаются на трубопроводе надежные заглушки. На местных щитах управления ГТУ и на силовых электрощитах ремонтируемого агрегата, на автоматах и кнопках управления вывешиваются предупредительные плакаты «Не включать — работают люди», «Не включать — турбина в ремонте».

Проведение всех мероприятий по выводу агрегата в ремонт проверяется представителями эксплуатационной и ремонтной организаций, о чем составляется соответствующий акт.

Вскрытие агрегата проводят после подписания акта о его сдаче в ремонт. К акту сдачи прилагается ведомость технических показателей, ремонтные формуляры, предварительная ведомость дефектов. Основные требования к ремонтным работам сводятся к следующему:

- соблюдение установленной технологии ремонта;

- устранение выявленных дефектов;

- ведение работ в строгом соответствии с календарным графиком;

- сдача эксплуатационному персоналу отремонтированных деталей и узлов.

1.3. Обеспечение сменными деталями и материалами

Сменные детали и материалы для плановых ремонтов ГПА поставляются в соответствии с заявками ГТП, составленными по утвержденным «Нормам расхода материалов и запасных частей на эксплуатационные и капитальные ремонты ГТУ» или по аналогии с утвержденными нормами (в пределах выделенных средств). Ответственность за обеспечение плановых и аварийных ремонтов ГПА запасными частями и материалами несут соответствующие службы эксплуатационных предприятий. Запасные части хранятся на центральных складах, кустовых базах и складах КС.

Для уменьшения сроков вынужденного простоя при проведении аварийных ремонтов эксплуатационные предприятия должны иметь неснижаемый неприкосновенный запас деталей на случай аварии. Перечень неприкосновенного запаса согласовывается и утверждается  ОАО «Газпром». Длительное хранение запасных частей и узлов на складах обеспечивается в соответствии с требованиями Инструкции о порядке хранения, консервации и упаковки оборудования. Сменные детали и материалы из неприкосновенного запаса расходуются на аварийные ремонты только с разрешения Газпрома. После их использования неприкосновенный запас должен быть восстановлен. Узлы и детали из неприкосновенного запаса не должны использоваться на плановые ремонты.

  1.  Обязанности эксплуатационного и ремонтного персонала при ремонте ГПА

Все работы по ремонту газотурбинного агрегата производятся по технологии, разработанной на основании положения о ППР и рекомендаций завода-изготовителя. Конструктивные изменения, связанные с модернизацией основного оборудования, и изменения технологических и принципиальных схем агрегата во время ремонта должны производиться только по проекту, согласованному с Оргэнергогазом и заводом-изготовителем. В процессе ремонта агрегата начальник ГКС или назначенный им ИТР производит приемку из ремонта отдельных отремонтированных узлов и вспомогательных механизмов с оформлением соответствующих актов и формуляров.

При отправлении на завод-изготовитель или ремонтное предприятие деталей, узлов агрегата для восстановительного ремонта, с целью предупреждения поломок и коррозии во время транспортировки, необходимо выполнять требования Инструкции о порядке хранения, консервации и упаковки оборудования. На отправляемые узлы и детали составляется дефектная ведомость и заказ на ремонт.

Аварийный ремонт агрегата проводится ремонтной бригадой компрессорного цеха и ремонтной организацией. С целью ускорения ввода аварийного агрегата в эксплуатацию организуется двух- или трехсменная работа. Непосредственное руководство аварийным ремонтом возглавляет начальник или главный инженер ЛПУМГ.

1.5. Приемка агрегата из ремонта.

Вывод агрегата из ремонта и приемку его в эксплуатацию производит комиссия в соответствии с положением о ППР и Положением о порядке вывода агрегата в ремонт и приемки его из ремонта. При приемке агрегата из ремонта должно быть проверено выполнение предусмотренных уточненной дефектной ведомостью работ, а также внешнее состояние агрегата (теплоизоляция, чистота, покраска и т. п.).

Проверяется работа и действие систем смазки и регулирования агрегата, производится необходимая настройка согласно инструкции завода-изготовителя и проверка срабатывания предупредительной сигнализации и аварийных защит. Проверяется установка дистанционных шайб и указателей теплового расширения. После этого представителем заказчика в присутствии представителя! ремонтной организации производится пуск турбоустановки. Работа агрегата проверяется под нагрузкой непрерывно в течение 24 ч. Особое внимание при проверке качества ремонта должно уделяться:

— системе маслоснабжения агрегата;

— узлам системы регулирования и их взаимодействию;

— механическим задеваниям в узлах, в уплотнениях и в проточных частях машины;

— уровню вибрации узлов агрегата;

— равномерному тепловому расширению корпусов;

— работе подшипников;

— зубчатым соединениям;

— наличию утечек воздуха, продуктов сгорания и масла.

После обкатки машины при, отсутствии дефектов проводится ее приемка в эксплуатационном режиме. В процессе приемки утверждается техническая ремонтная документация.

1. Ведомость дефектов,  выявленных в  межремонтный  период.

2. Ведомость технических показателей работы агрегата до и после ремонта.

3. Акт приемки ГПА из эксплуатации в ремонт.

4. Ведомость дефектов оборудования и выполненных работ.

5. Акт опрессовки регенераторов три капитальном ремонте ГТУ.

6. Акт гидравлического испытания маслоохладителей ГТУ.

7. Акт испытания на плотность запорной арматуры систем топливного и пускового газа.

8. Акты на контроль лопаток агрегата.

9. Ведомость измерений частот собственных колебаний рабочих лопаток осевого компрессора.

10. Акт контроля эрозионного износа лопаток осевого компрессора.

11. Акт осмотра дисков ГТУ.

12. Акт проверки опор и стяжек трубопроводов ГТУ.

13. Акт опрессовки  маслосистем смазки  ГТУ после ремонта.

14. Акт опрессовки уплотнителей втулки нагнетателя.

15. Акт опрессовки блока стопорного и регулирующего клапанов.

16. Акт на закрытие компрессора.

17. Акт проверки всасывающего тракта нагнетателя и закрытия нагнетателя.

18. Акт опрессовки нагнетателя.

19. Акт на закрытие турбоблока.

20. Акт проведения   анализа   масла   ГТУ до и после ремонта.

21. Акт проверки работы системы воздушного охлаждения.

22. Акт гидравлического испытания запорной отключающей арматуры водяной системы охлаждения.

23. Акт на ревизию и закрытие камеры сгорания.

24. Акт приемки из ремонта газотурбинного агрегата.

25. Акт опробования автоматики и защиты агрегата.

26. Ведомость материалов, израсходованных при ремонте.

27. Ведомость запасных частей, израсходованных при ремонте.

28. Календарный или сетевой график ремонта.

29. Формуляры технического состояния ГТУ до и после ремонта, включающие документацию на: проточную часть турбокомпрессора, проточную часть турбин высокого (ТВД) и низкого (ТНД) давления, подшипники ТВД и ТНД, турбодетандер пусковой, редуктор, насосы масляные, положение роторов по расточкам, проверку системы охлаждения, датчик тахометра, контроль изменения размеров дисков, контроль температуры корпуса, нагнетатель, систему регулирования и защиты, тепловые расширения, а также карту динамической балансировки на станке.

На основании Временного положения об оценке качества ремонта газоперекачивающих агрегатов [1980 г.] производится оценка качества ремонта агрегата. После окончания всех работ подписывается акт о приемке ГТУ из ремонта и агрегат считается принятым в эксплуатацию.

Документация по ремонту составляется подрядной организацией в двух экземплярах, один из которых должен храниться в компрессорном цехе. Ремонтная организация несет ответственность за дефекты ремонта в течение гарантийной наработки (700 машино-часов), при условии соблюдения эксплуатационным персоналом Правил технической эксплуатации цехов с газотурбинным приводом и инструкции по эксплуатации агрегата завода-изготовителя.

Степень ответственности ремонтной организации, персонала ГКС или завода-изготовителя за возникшие неисправности в течение гарантийного периода устанавливается комиссией, принимавшей агрегат из ремонта в эксплуатацию, и оформляется актом.


2. Разборка ГПА и определение технического состояния узлов и деталей

2.1 Очистка и промывка деталей ГТУ

Причины и характер загрязнений деталей и узлов

На наружной поверхности деталей ГТУ имеются разнообразные эксплуатационные загрязнения, в частности углеродистые (сажа, нагар, кокс), коррозионные, жировые и др. Сажа, нагар и кокс откладываются в камере сгорания и на деталях проточной части при неполном сгорании топлива вследствие некачественного его распыливания рабочими форсунками. В результате сложных химических преобразований топлива, а иногда и масла, попадающего в проточную часть, нагар и кокс образуют на деталях трудно удаляемые отложения толщиной до нескольких миллиметров

Под воздействием различных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов детали ГТУ подвергаются электрохимической или химической коррозии — атмосферной, газовой, щелевой, контактной и др. При неблагоприятных условиях эксплуатации (работа при высоких температурах газа, при плохом смешении топлива) на жаровых трубах ГТУ и лопатках турбинной проточной части может возникать окалина — продукт окисления поверхностных слоев металла деталей. Жировые отложения (животные и растительные жиры, машинные масла и смазки) попадают на детали и узлы ГТУ в эксплуатации, при хранении и транспортировке.

В процессе ремонта детали и узлы подвергаются загрязнению частицами металла (после механической обработки, сварки, пайки), а также смазочно-охлаждающими жидкостями

В эксплуатации наличие отложений на деталях и узлах приводит к увеличению местной шероховатости, возрастанию аэро- и гидродинамических потерь, к закупорке систем, ухудшению теплопередачи, изменению посадки деталей и другим нежелательным последствиям. Кроме того, наличие отложений не позволяет качественно провести дефектацию и восстановление узлов и деталей при ремонте, особенно если требуется нанести на поверхности специальные и защитные покрытия. Не удаленные с деталей механические частицы могут вызвать аварии ГТУ после ремонта

По указанным выше причинам узлы и детали ГТУ следует тщательно очищать и промывать в процессе ремонта — перед дефектацией, ремонтом, сборкой и консервацией.

Классификация  способов очистки и   область   их  применения

Выбор способов и средств очистки деталей и узлов ГТУ зависит от вида отложения и его физической природы, от массы, габаритов и материалов узла или детали и от сложности их конфигураций. Выбранный способ должен быть возможно более простым, эффективным и вместе с тем высокопроизводительным, не связанным с опасностью повреждения материала детали, а также экономичным, безопасным для персонала и непожароопасным.

В табл. 2.1 приведены классификация и области применения используемых и перспективных способов очистки деталей и узлов ГТУ при подготовке к ремонту


Таблица 2 1

Способы очистки деталей и узлов ГТУ

Вид очистки

Способ очистки

Вид удаляемого загрязнения

Оборудование и  инструменты

Основные материалы

Область  применения

М

Е

Х

А

Н

И

Ч

Е

С

К

А

Я

Ручная

Сварочные        шлаки,

окалина, продукты    коррозии, нагар, лакокрасочные покрытия

Скребки,  шаберы, напиль-ники, притупленное зубило,       металлические щетки,    молоток,    щетки из синтетических материалов

Шлифовальная   бума-

га зернистостью 120 — 500

паста   ГОИ,  «Неда»

Детали с развитой по-

верхностью,         сложной

конфигурации,     сварные

швы    небольшой    протя-

женности (корпусные уз-

лы и детали)

Механизирован-

ная

То же

Электродрель, пневмо-

дрель, ручные      машины

для шлифования, полиро-

вания и крацевания.

Крацевальные,      шлифо-

вальные,    полировальные

станки

Абразивные         круги

для шлифования и поли-

рования,       циркулярные

щетки,         крацевальные

круги

То же

Детали с развитой по-

верхностью          большой

протяженности

Малогабаритные     де-

тали сложного    профиля

Косточковая

Продукты    коррозии,

нагара, сварочные    шлаки

Установка     (см.   рис.

2.5)

Косточковая крошка

Детали газовоздушно-

го тракта

Гидроабразивная

Продукты     коррозии,

окалина,   нагар,    свароч-

ные шлаки, эмалевые по-

крытия

Установка для гидроабразивной очистки

Кварцевый песок,

окись алюминия

Детали из сталей     и

сплавов,   не    подвергаю-

щиеся         последующей

сварке

Гидровибрацион-ная

Продукты     коррозии,

лакокрасочные покрытия,

нагар

Установка для гидроабразивной очистки

Растворы      моющих

средств, кварцевый песок,

фарфоровая  крошка, ме-

таллическая дробь

Детали со сложной конфигурацией

Прокачка  горя-

чим маслом

Механические   загряз-

нения

Установка для прокачки маслом

Масло турбинное,

трансформаторное  и   др.

Трубопроводы, корпуса агрегатов, картеры

Вид

очистки

Способ

очистки

Вид  удаляемого

загрязнения

Оборудование

и  инструменты

Основные

материалы

Область  применения

Тер

мо

ме

ха

ни

че

ск

ая

Обжиг

Нагар, лакокрасочные

покрытия

Печи     сопротивления,

паяльные лампы, устано-

вки  сжатого  воздуха

Детали газового трак-

та

Обработка

расплавами

солей

Нагар,         сварочные

шлаки, лакокрасочные

покрытия

Ванна   с   расплавом   со-

лей

NaOH -65%

NaNO3 - 30%

NaCl -5%

Детали газового тракта

Х

И

М

И

Ч

Е

С

К

А

Я

Очистка в

органических

растворителях

Масляные,    жировые,

механические,   смолистые

загрязнения

Полировочные  и про-

тирочные пасты

Ванны, поддоны,    во-

лосяные щетки, ерши

Установки для струйной промывки,   поддоны,

шприцы, волосяные щетки

Установки для  прокачки

растворителя

Установка

Бензин Б-70, керосин.

трихлорэтилен

Тетрахлорэтилен,    че-

тыреххлористый  углерод

дихлорэтилен

Дихлорэтан

Трихлорэтилен

Мелкие,  малогабарит-

ные  детали  и  трубопро-

воды

Средние и   малогаба-

ритные детали

Трубопроводы

Мелкие   и    малогаба-

ритные детали

Очистка в

водных щелоч-

ных растворах

Масляные, жировые

загрязнения

Волосяные щетки, ерши

Венская известь

Мелкие и    малогабаритные     детали     перед гальвани-ческим   покрытием


Продолжение табл. 2.1

Вид

Очис

тки

Способ

очистки

Вид удаляемого

загрязнения

Оборудование

и  инструменты

Основные

материалы

Область применения

Хи

ми

че

ск

ая

Очистка в

водных

щелочных

растворах

Очистка в

водных кислот-

ных растворах

(травление)

Масляные,      жировые

загрязнения, нагары

Продукты     коррозии,

сварочные шлаки,    окис-

ные пленки

Ванны

Ванны

Состав  щелочных ра-

створов,  жирные    кисло-

ты,  мыло, клей, желати-

на,         пенообразователи

ОП-7, ОП-10

Серная кислота, соля-

ная кислота, азотная ки-

слота,  фосфорная кисло-

та, специальные  пасты

Мелкие и среднегаба-

ритные детали

Мелкие  и среднегаба-

ритные     детали     после

сварки и перед гальвано-

покрытиями

Эл

ек

тро

хи

ми

че

ск

ая

Обезжиривание

в  электролити -

ческой ванне

Анодно-ще-

лочная  обра-

ботка

Электрохими-

ческое травле-

ние в ванне

Масляные и жировые

загрязнения

Продукты нагара

Пленки   окислов      на

стальных   деталях

Ванна гальваническая

Составы        щелочных

растворов

То же

Серная кислота, со-

ляная кислота

Мелкие и среднегаба-

ритные детали

Лопатки турбин

То же

Спец.

Виды

очи-

стки

Очистка

пульсирующей

жидкостью

Очистка с

помощью

ультразвука

Внутренние   отложе-

ния на трубах, в каналах

деталей

Масляные загрязнения,

полировальные пасты

Установка   для   очистки   пульсирующей   жидкостью    (см.    рис.   2.6)

агрегаты УЗА-10, УЗА-6-

ультразвуковые    ванны

УЗВ-15,      УЗВ-16     (см

рис. 2.7)

Травильный раствор

Внутренние      каналы

деталей; трубопроводы

Детали со      сложной

конфигурацией


Механические способы очистки

Ручная очистка — наиболее простой, но и наименее производительный способ. Для деталей и узлов больших размеров (например, корпусов компрессоров турбин), со сложной конфигурацией, а также при небольших площадях загрязнения она может сказаться целесообразной.

К механизированным способам очистки относят крацевание, шлифование и полирование.

Для снятия твердых отложений типа нагара, накипи можно применять нагнетательный и инжекторный аппараты для очистки косточковой крошкой (рис. 2.1). Косточковая крошка, подаваемая струей сжатого до 0,3—0,5 МПа воздуха, приобретает кинетическую энергию и направляется на обрабатываемую поверхность. Частицы крошки острыми гранями сцарапывают и сдирают отложения. Этот способ обеспечивает высокую производительность и качество очистки, причем поверхность детали не разрушается. Недостатком способа является трудность очистки деталей сложной конфигурации и удаления остатков крошки.

Рис. 2.1. Аппараты для очистки деталей ГТУ косточковой крошкой:

а — нагнетательный; б — инжекторный 1 - трубопровод подвода сжатого воздуха, 2-бункер для крошки; 3-заслонка, 4-сопло

Весьма эффективно очищаются детали от нагара, продуктов коррозии и лакокрасочных покрытий в гидроабразивных установках, где поверхность детали подвергается динамическому воздействию струи суспензии из воды и абразивных материалов (кварцевого песка и др.). Недостаток способа — опасность повреждения поверхностей деталей абразивными частицами (в виде царапин), поэтому применяют его для деталей из легированных сталей и жаропрочных сплавов с высокой твердостью.

Для удаления таких же загрязнений с деталей сложной конфигурации в некоторых случаях применяют гидровибрационные установки, в которых рабочей  средой   являются  растворы моющих средств вместе с абразивной или фарфоровой крошкой, металлической дробью, иголками и т. п.

Для очистки внутренних поверхностей каналов и полостей корпусных деталей агрегатов и трубопроводов от наносов используют промывку горячим маслом. Смесь трансформаторного масла (75—80%) и авиационного масла 20 (20—25%) или чистое трансформаторное масло подогревается до 80° С и прокачивается через трубопроводы и полости при давлении

-0,7 МПа. Размягченные под действием повышенной температуры смолистые и другие отложения становятся более пластичными, их связь с металлической поверхностью ослабляется и в виде отдельных частиц они уносятся с потоком масла.

Термохимические способы очистки

Термохимические способы очистки при ремонте ГТУ используют для снятия окалины и нагара с деталей из жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов, а также для удаления старых лакокрасочных покрытий. Так, для снятия нагара и коррозии детали и узлы горячего тракта ГТУ нагревают в муфельных печах или других нагревательных установках до температуры в несколько сотен градусов (не вызывающей, однако, изменения структуры материала). В процессе нагрева происходит дожигание основного составного элемента нагара — углерода до окиси (СО) и двуокиси (СО2) углерода. После нагрева деталь обдувают сухим холодным сжатым воздухом. Вследствие различия в коэффициентах линейного расширения основного материала и покрытия последнее разрушается и отделяется от поверхности детали.

Весьма перспективно удаление нагара и шлаков лакокрасочных покрытий в расплавах солей. По производительности и эффективности этот способ превосходит другие известные способы удаления нагара. В основу его положена обработка деталей в течение 2—10 мин в жидком расплаве, содержащем 65% едкого натра, 30% азотнокислого и 5% хлористого натрия при 380—420° С.

Химические способы очистки

Наибольшее распространение получили химические способы очистки. Они особенно эффективны для очистки деталей от тончайших жировых и окисных пленок, что не всегда достигается при других способах. Между тем без предварительного обезжиривания нельзя проводить такие важнейшие ремонтные операции, как дефектация, нанесение защитных и специальных покрытий, пайка и др. Жиры, как омыляемые (животные и растительные), так и неомыляемые  (минеральные масла), растворяются и удаляются только в процессе химической и электрохимической обработки в  растворах определенных составов.

Широко распространенным способом обезжиривания является обработка деталей органическими растворителями, сущность которой сводится к обычному процессу растворения жиров. Для этой цели применяют бензин, керосин, дизельное топливо, ацетон, трихлорэтилен, этиловый спирт и другие растворители.

 Обезжиривание легковоспламеняющимися растворителями производится ужением деталей в жидкости последовательно в двух-трех ваннах с одновременной очисткой поверхностей волосяными щетками. Обезжиривание негорючими растворителями производят погружением в жидкости, а также путем обработки аэрозолями или парами растворителя в специальных установках (камерах) закрытого типа.

Для обезжиривания деталей широко применяют щелочные растворы, которые совершенно безопасны в пожарном отношении, гораздо менее токсичны, чем наиболее эффективные органические растворители, а также имеют значительно более низкую стоимость. В большинстве случаев они обеспечивают высокое качество обезжиривания.

Обезжиривание в щелочных растворах сводится к омылению животных и растительных жиров и эмульгированию жиров различного происхождения.

Минеральные масла не омыляются щелочами, но могут при известных условиях давать с ними эмульсию и благодаря этому легко отделяться от поверхности металла. Процесс эмульгирования щелочным составом масляных пленок на металлической поверхности начинается с того, что сплошная пленка разрывается и собирается в отдельные капельки вследствие перераспределения сил поверхностного натяжения под действием щелочи. Однако для отрыва жировых капелек от поверхности металла наличие в растворе одной щелочи может оказаться недостаточным: разрыв масляной пленки, как правило, лишь облегчает обезжиривание. Необходимо присутствие в растворе поверхностно-активных веществ (эмульгаторов), а также движение слоев жидкости вследствие нагревания, перетекания или перемешивания раствора.

Эмульгаторы образуют на несмачиваемых водой (гидрофобных) поверхностях мелких капелек масла оболочки из адсорбированных молекул. Эти оболочки отличаются гидрофильностью, т. е. способностью смачиваться водой и удерживать в растворе во взвешенном состоянии капельки масла, препятствуя их прилипанию к очищаемой поверхности. В качестве эмульгаторов в обезжиривающие растворы добавляют жирные кислоты, мыло, жидкое стекло (mNa2OnSiO2), желатину, клей, различные белковые вещества, пенообразователи ОП-7, ОП-10 и др.

При обезжиривании употребляют, как правило, растворы малой и средней концентрации (< 100 г/л КОН), что уменьшает возможность образования на железе и других металлах толстых окисных пленок и улучшает процесс растворения мыла.

При повышении температуры раствора усиливается гидролиз щелочных солей и, следовательно, увеличивается щелочность раствора, ускоряются реакции омыления жиров, а за счет более интенсивной циркуляции раствора — и процесс эмульгирования масел. В связи с этим рекомендуется поддерживать температуру щелочных растворов в пределах от 70° С до кипения. После обезжиривания детали промывают сначала в горячей, а затем в холодной проточной воде до полного удаления остатков щелочей, а затем просушивают обдувкой воздухом или протиркой хлопчатобумажными салфетками.

К общим недостаткам щелочных растворов, применяемых для мойки деталей, следует отнести их корродирующее действие на отдельные металлы (алюминий, цинк, бронзу, медь), а также большую трудность очистки шероховатых поверхностей деталей по сравнению с очисткой этих поверхностей органическими растворителями.

Электрохимическая очистка и обезжиривание

При подготовке деталей к гальванопокрытиям в процессе ремонта часто применяют электрохимическое обезжиривание, для которого могут быть использованы те же растворы, что и для химического обезжиривания, только менее концентрированные.

При пропускании через водный раствор постоянного тока происходит электролиз воды с выделением кислорода на аноде и водорода на катоде. Если деталь служит катодом, на ней выделяется в два раза больше газа, чем в случае, когда она является анодом, поэтому и скорость обезжиривания в первом случае выше. Однако в практике часто наряду с катодным применяют анодное обезжиривание или комбинированную обработку: сначала на катоде, затем на аноде. Эффективность электрохимического обезжиривания в некоторых случаях во много раз превышает эффектиэность обычных способов очистки

Повышение температуры раствора при электрохимическом обезжиривании оказывает примерно такое же действие, как при химической обработке, хотя и в несколько меньшей степени. Большую роль при этом виде обезжиривания играет плотность тока: она должна быть такой, чтобы количество выделяюющихся пузырьков газа было достаточным и для механического отщепления капель масла, и для перемешивания раствора. Установлено, что чем выше плотность тока, тем быстрее идет процесс эмульгирования жиров. Обычно плотность тока при обезжиривании колеблется в пределах 3—10 А/дм2 при напряжении 3—12 В.

Анодно-щелочная обработка используется для очистки деталей от нагара, в частности, для удаления нагара с лопаток турбин. В этом случае, как и при химическом  способе  очистки,   нагар  только   разрыхляется, окончательно его удаляют механическим путем — промыванием струей воды, очисткой поверхности с помощью щеток и т. д.

Химическое и электрохимическое травление

Для очистки деталей от продуктов коррозии, сварочных шлаков, окисных пленок перед гальванопокрытиями и в других случаях широко используются водные растворы кислот. Обработка деталей водными растворами кислот и кислых солей (реже водными растворами щелочей) называется травлением. Травление, как и обезжиривание и удаление нагара, производится химическим и электрохимическим способами. Выбор способа зависит от природы металла, характера и толщины слоя покрывающих его окислов, вида обработки поверхности, а также от свойств применяемых кислот.

Для удаления окислов (ржавчины, окалины) с поверхности черных металлов применяют главным образом серную и соляную кислоты. Окиси железа плохо растворяются в кислотах, но в значительной мере помогает водород, выделяющийся при растворении железа. Водород восстанавливает окись железа до закиси или до чистого железа и оказывает механическое действие, отдирая нерастворенные, но уже достаточно разрыхленные слои окалины. Механическое действие выделяющихся пузырьков водорода на окалину объясняется тем, что они образуются на поверхности металла, и силы давления газа при росте пузырьков распирают, разламывают уже ослабленный разрыхлением слой окалины. Этому же способствует турбулизация раствора в месте выделения газовых пузырьков.

Для травления деталей используют также фосфорную, азотную и другие

кислоты.

Травление покрытой окислами поверхности стали в обычных растворах кислот сопровождается растворением металлического железа и выделением водорода, что приводит к потере металла и наводораживанию. Для уменьшения влияния побочных процессов на материал деталей в травильные растворы добавляют так называемые замедлители травления, или ингибиторы, в качестве которых используются органические и неорганические вещества искусственного или естественного происхождения: жиры, смолы, желатина, замедлители марок «Уникол», ПБ-3, ПБ-4, ПБ-5, КС, ЧМ и др.. Механизм действия этих ингибиторов состоит в том, что они адсорбируются на поверхности детали и затрудняют взаимодействие кислоты с металлом.

Стали, содержащие хром, устойчивы против действия серной кислоты и хорошо растворяются, как и их окислы, лишь в смеси соляной кислоты с другими кислотами. По этой же причине смеси кислот применяют для травления других легированных сталей и сплавов.

Травление   сталей  сопровождается   выделением   на их поверхности шлама - порошкообразного налета карбидов железа, которые не растворяются в соляной и серной кислотах. Этот шлам удаляется химическим путем, с использованием специальных растворов, один из которых имеет следующий состав, г/л:  хромовый ангидрид 70—90, серная кислота 20—40, хлористый натрий 1,0.

Шлам удаляют обработкой в растворе, имеющем температуру 18—25° С в течение 10—15 мин.

Электрохимическое травление, подобно электрохимическому обезжириванию, может производиться как на аноде, так и на катоде. Результат при электрохимическом травлении обычно достигается значительно быстрее, чем при химической обработке. Эффективность очистки зависит главным образом от рода и состояния окислов па поверхности очищаемого металла. Наилучшие результаты получаются при удалении пленок окислов, обладающих высокой пористостью, так как механическая работа выделяющихся пузырьков газа при отрыве пленки значительно облегчается.

Электрохимический метод травления особенно эффективен в тех случаях, когда применение химического метода невозможно или затруднено. Например, для химического травления нержавеющей стали необходимы сильнодействующие растворы азотной и соляной кислот, пары которых вредны для работающих. При электрохимическом же травлении нержавеющей стали можно пользоваться слабыми растворами кислот и солей.

В практике, преимущественно при очистке деталей, на которые в дальнейшем должны наноситься какие-либо покрытия, самым распространенным видом электрохимической очистки является анодное травление, обеспечивающее необходимую шероховатость поверхности. Однако этот вид обработки требует соблюдения всех условий технологии, в частности строго определенной продолжительности травления, так как при слишком длительной обработке поверхность может оказаться настолько сильно разъеденной, что деталь станет негодной.

Специальные способы очистки

За последнее время разработаны и внедряются способы, позволяющие интенсифицировать процесс очистки деталей от нагара, окислов и других прочных отложений: очистка пульсирующей жидкостью и очистка с помощью ультразвука.

Очистка пульсирующей жидкостью основана на том, что при увеличении скорости перемещения жидкости через внутренние каналы деталей и трубопроводов процесс механического отделения загрязнений значительно ускоряется. Обычные установки для промывки под давлением обеспечивают скорость прокачиваемой жидкости не более 10—15 м/с. Увеличение скорости до 50—60 м/с  повышает эффективность очистки, но при этом неизбежно возрастают мощность и габариты двигателя, приводящего в действие насос, что делает нецелесообразным применение таких установок.

Установка с пульсирующей подачей жидкости (рис. 2.2) позволяет получить необходимые скорости жидкости при малых мощностях двигателей насосных установок.

Рис. 2.2   Схема   установки для пульсирующей жидкости

1—насос; 2—бак; 3—поддон: 4—обрабатываемая деталь; 5—калиброванное отверстие; 6—игольчатый клапан: 7—пружина клапана; 8—воздушная подушка; 9—гидропневмоаккумулятор

Принцип действия установки заключается в следующем: Насос 1 постоянно подает рабочую жидкость (подогретое масло, керосин) специальную емкость — гидропневмо-аккумулятор, где она накапливается. На выходе из аккумулятора установлен игольчатый клапан 6 с поджимающей пружиной 7. Поступающая в аккумулятор жидкость сжимает воздушную подушку 8 и при достижении определенного давления открывает клапан. Порция жидкости вытекает через калиброванное отверстие 5 к промываемой детали 4, давление перед клапаном падает и он закрывается. Пройдя промываемую деталь, жидкость стекает в поддон 3 и бак 2, откуда вновь подаете насосом в аккумулятор. Такой способ применяют для очистки корпусов редукторов и агрегатов.

Ультразвуковая очистка состоит в обработке деталей в соответствующем растворе (обезжиривающем, травящем и т. д.) с одновременным воздействием на них ультразвукового поля. Для ультразвуковой очистки применяют специальные агрегаты типа УЗА, ультразвуковые ванны типа УЗВ и др. (рис. 2.3)

Рис. 2.3. Схема установки   для ультразвуковой очистки     деталей (ванна типа   УЗВ-15)

1—кожух    ванны с крышкой:  2—корпус ванны;    3—змеевик нагрева;    4— преобразователь;    5—коллектор слива с гидрокнопкой;   6—коллектор  подвода    воды    для    охлаждения;    7—слив раствора   из   ванньц   8—емкость   для раствора

Очищаемые детали помещают в ванну, заполненную жидкостью, и с помощью ультразвуковых генераторов возбуждают в жидкости колебания высокой частоты (16—400 кГц), что приводит к возникновению на поверхности деталей кавтационных явлений. В период разрежения происходят местные разрывы жидкости с образованием полостей (пузырьков), заполненных в той или иной мере парами жидкости и растворенными в ней газами. В период сжатия происходит захлопывание пузырьков, сопровождающееся гидравлическими ударами значительной силы, которые и приводят к разрыхлению и разрушению поверхностного слоя.

2.2. Определение технического состояния узлов и деталей ГТУ 

Категории технического состояния деталей и узлов

Под техническим состоянием детали понимают качество ее материала, сохранение ею размеров и геометрической формы, состояние рабочих и нерабочих поверхностей и их взаимное расположение. Эти параметры узла или детали рассматриваются в сопоставлении с техническими условиями на ремонт (изготовление), в которых содержатся требования к качеству данного параметра или его численному значению.   В технических условиях на ремонт указываются также допуски (допустимые отклонения) на размеры и другие параметры. Как правило, эти допуски не снижают надежности работы детали  (узла) являются дефектами.

Различают следующие пять категорий деталей и узлов подлежащего ремонту ГТУ:

- новые детали и узлы;

- детали и узлы, не нуждающиеся в ремонте и способные надежно работать до исчерпания ресурса ГТУ;

- детали и узлы, которые могут надежно работать, но с ограничением по ресурсу (их можно использовать для промежуточного ремонта или в качестве ремонтного фонда);

-детали и узлы, нуждающиеся в ремонте;

- детали и узлы с недопустимыми дефектами, ремонт которых невозможен или нецелесообразен.

Критерии для определения технического состояния узлов и деталей

Различают следующие основные критерии для определения предельно допустимого состояния узла и детали ГТУ: технический; прочностной, функциональный; критерий экономичности; производственно-экономический.

Технический критерий устанавливает для каждой детали (узла) предельный износ, с превышением которого наступает резкая интенсификация износа, нарушение кинематического взаимодействия деталей в узле, а в некоторых случаях — полное прекращение работы узла. Так, изменение натяга при посадке обоймы подшипника качения опоры ГТУ существенно влияет на его вибрационные характеристики, а значит, и на его работоспособность в целом.

Прочностной критерий устанавливает для детали (узла) предельные отклонения по размерам, форме, структуре и состоянию материала в поверхностном слое и по другим параметрам, при которых деталь (узел) способна работать оставшийся ресурс при расчетных нагрузках и обусловленных внешних воздействиях. Этот критерий, в частности, является основным для отбраковки рабочих лопаток турбин и компрессоров

Функциональный критерий регламентирует предельное состояние узла и детали по качеству выполняемых ими функций. Примером использования этого критерия может служить назначение предельного состояния для деталей узла системы гидродинамического регулирования типа втулка — золотник, где требуется определенная чувствительность.

По критерию экономичности устанавливают предельные зазоры между деталями и узлами, предельное (по шероховатости) состояние поверхности и т. д. из соображений приемлемой экономичности работы узла или ГТУ в целом (при этом утечки жидких или газообразных сред, потери на трение и другие параметры, влияющие на экономичность ГТУ, не должны превышать предельные значения).

Производственно-экономический критерий определяет назначение предельного состояния узла (детали) по величине затрат на выполнение ремонтных работ, по техническим возможностям ремонтной базы и т. п.

Для назначения предельного состояния любой детали (узла) могут быть использованы все названные критерии, однако практически в каждом конкретном случае (для каждой конкретной детали или узла) определяющим является один из них, а остальные (или часть их) могут быть использованы для корректировки и контроля правильности решения. Так, при назначении предельного состояния пера рабочей лопатки в качестве основного, очевидно, целесообразно выбрать прочностной критерий, в качестве дополнительного — критерий экономичности.

2.3. Виды дефектов и неразрушающий контроль ГПА 

В общем случае под понятием "дефект" принято понимать каждое несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией (ГОСТ 17102-71).

Дефекты подразделяются на явные и скрытые. Явные дефекты, как правило, обнаруживаются визуально, скрытые - с помощью специальных приборов.

Полное и тщательное проведение дефектоскопии узлов и деталей является первостепенной задачей ремонта. От качества и полноты ее выполнения зависит надежная работа ГПА в течение межремонтного периода. В результате дефектоскопии определяются характер и размер дефектов, что дает возможность после сравнения с техническими требованиями установить пригодность детали или узла к дальнейшему ее использованию, наметить способ ремонта.

Возникновение дефектов связано со следующими причинами.

1. Естественный "износ", происходящий, как правило, в период выработки установленного заводом-изготовителем ресурса работ деталей и узлов.

2. Конструктивный недостаток, являющийся результатом недостаточно полного учета при проектировании и изготовлении всех действующих в реальных условиях эксплуатационных факторов. Конструктивный недостаток проявляется главным образом в начальный период эксплуатации и устраняется путем изменения конструкции, материалов и технологии производства.

3. Нарушение или несовершенство технологии ремонтно-восстановленных работ.

4. Нарушение Правил технического обслуживания и эксплуатации, например: длительная работа на запрещенных оборотах при повышенной вибрации и температуре подшипников, на загрязненных масле, газе и цикловом воздухе, невыполнение регламентных работ в установленные сроки.

5. Нарушение правил транспортировки и хранения.

Дефектоскопия включает в себя следующие этапы: подготовка рабочего места, средств измерения и материалов; очистка поверхности дефектируемой детали; выявление и измерение дефектов.

При организации рабочего места для дефектоскопии необходимо выполнять следующие правила:

- роторы устанавливать на козлы с роликовыми опорами;

- лопатки, промвставки и другие малогабаритные детали раскладывать на чистую мешковину;

- обеспечивать свободный доступ ко всем деталям и узлам со всех сторон;

- обеспечивать возможность близкого и безопасного подключения приборов;

- устанавливать стол для приборов и ведения записей;

- приготавливать керосин, чистую ветошь, мел, наждачную бумагу, масло к началу работы на рабочем месте.

Дефектоскопию деталей в условиях КС и ремонтно-технических мастерских осуществляют методом неразрушающего контроля, т.е. без нарушения их пригодности к дальнейшему использованию. При выборе метода дефектоскопии необходимо учитывать характер и расположение дефекта, технические условия на отбраковку, материал детали, состояние и чистоту поверхности, форму и размер детали.

    

     Применяют главным образом следующие методы:     

Визуально-оптический метод заключается в осмотре с помощью лупы многократного увеличения больших поверхностей и труднодоступных мест деталей из различных материалов для обнаружения трещин, механических и коррозионных повреждений, нарушения сплошности защитных покрытий, остаточных деформаций, изменения характера разъемных и неразъемных соединений, течи, следов излома, задеваний. Этим методом можно обнаружить трещины с шириной раскрытия более 0,005-0,01 мм и протяженностью более 0,1 мм.

Цветной метод основан на проникающих свойствах жидкости и используется для обнаружения открытых трещин, пор, коррозионных повреждений деталей, различных по форме и размерам, изготовленных из магнитных и немагнитных материалов. Технологический процесс определения дефектов этим методом состоит из следующих операций: очистка и обезжиривание поверхности; пропитка поверхности индикаторным раствором; удаление избыточного индикаторного раствора с поверхности для его сохранения только в трещинах; нанесения на поверхность проявителя; осмотр детали и оценка состояния. Цветным методом можно обнаружить трещины в лопатках и дисках, корпусных и крепежных деталях шириной раскрытия более 0,001-0,002 мм, глубиной более 0,01-0,03 мм и протяженностью более 0,1-0,3 мм.

Ультразвуковой метод основан на свойстве распространения упругих колебаний в металлах и их отражения от границы раздела двух сред. Этот метод используют для обнаружения внутренних и наружных дефектов в труднодоступных местах у деталей, изготовленных из магнитных и немагнитных материалов. Метод не применим при наличии галтели, отверстий. Этим методом можно обнаружить трещины с шириной раскрытия 0,001-0,003 мм и глубиной более 0,1-0,3 мм.

Токовихревой метод основан на возбуждении в поверхности детали с помощью датчика вихревого тока, сила которого различна в местах изменения сплошности или свойств металла. Наиболее распространенными приборами этого метода являются дефектоскопы. Этот метод используют для обнаружения открытых и закрытых поверхностных дефектов у деталей из электропроводных материалов. Метод позволяет обнаружить трещины шириной раскрытия более 0,001 мм, глубиной 0,15-0,2 мм и протяженностью более 0,6-2 мм.

В том случае, когда по каким-то причинам использование приведенных методов затруднительно, применяют метод травления. Он основан на том, что под воздействием растворов кислот места повреждения растворяются быстрее, чем прилегающая поверхность, и трещины становятся видимыми на блестящем фоне. Для травления деталей из углеродистой и неуглеродистой стали используют 10%-ный водный раствор азотной кислоты.

Простыми способами обнаружения грубых дефектов, не требующих специальных приборов и материалов, является метод керосиновых проб и метод простукивания. Керосин, обладающий хорошими проникающими свойствами, при наличии дефекта выступает на меловой стороне. С помощью простукивания определяют ослабление плотности посадки, ослабление прилегания, нарушение сцепления металлов и т.д. При нарушении сплошности металла - звук дребезжащий и глухой.

Дефектоскопия ротора включает:

- измерение радиального биения с помощью индикатора. Для ускорения измерения желательно замеры вести по нескольким индикаторам;

- осмотр шеек и опорного диска ротора для обнаружения трещин и оценки шероховатости;

- осмотр бочки ротора для обнаружения трещин;

- изменение эллипсности и конусности шеек, а также толщины упорного гребня с помощью микрометра;

- измерение торцевого биения дисков;

- проверку неуравновешенности роторов на балансировочном стенде;

- определение расцентровки роторов ТНД и нагнетателя;

- осмотр места посадки и обода диска методом неразрушающего контроля;

- проверку положения роторов относительно расточек

Дефектоскопия подшипников включает:

- определение натягов между крышками подшипников и вкладышей,

- определение верхних масляных зазоров,

- изменение разбегов роторов;

- измерение толщины колодок упорных подшипников;

- оценку состояния баббитовой заливки.

Дефектоскопия лабиринтных уплотнений включает в себя определение радиальных зазоров с помощью свинцовых оттисков и визуальный контроль состояния.

Дефектоскопия нагнетателя включает:

- выявление с помощью методов неразрушающего контроля трещин на элементах колеса, в особенности в местах соединения лопаток с покрывающим диском;

- визуальный осмотр деталей нагнетателя.

Дефектоскопия зубчатых соединений включает:

- определение видимых и скрытых дефектов методами неразрушающего контроля;

- проверку боковых зазоров с помощью щупа;

- проверку площадок и места положения контакта зубьев по краске;

- проверку относительного положения осей колеса и шестерни относительно друг друга.

Дефектоскопия корпусов и опор включает:

- проверку плотности прилегания опорных лап и зазоров на дистанционных болтах;

- проверку зазоров в шпоночных соединениях;

- проверку коробления горизонтальных фланцев по свинцовым оттискам;

- выявление трещин в корпусах методом неразрушающего контроля;

- проверку плотности и равномерности укладки тепловой изоляции;

- проверку системы охлаждения.

При дефектоскопии лопаточного аппарата измеряют радиальные зазоры направляющих и рабочих лопаток, очищают лопатки для предварительного визуального осмотра на предмет обнаружения явно выраженных дефектов: высокотемпературной коррозии, деформации лопаток. Определяют частоту собственных колебаний рабочих лопаток осевого компрессора. Методами неразрушающего контроля проводят дефектоскопию поверхности лопаток осевого компрессора непосредственно на роторе и статоре без разлопачивания. Особенно тщательно должны контролироваться входные и выходные кромки. Обнаруженные дефекты независимо от размера и характера заносятся в ремонтные формуляры. Наиболее вероятными причинами возникновения дефектов являются:

- задевание лопаток ротора за статор;

- длительная работа в режиме помпажа и запрещенных оборотов;

- увеличение сопротивления всасывающего тракта;

- наличие агрессивных веществ и механических примесей в цикловом воздухе;

- повышение температуры продуктов сгорания перед ТВД;

- ослабление или увеличение натягов в посадочных местах лопаток;

- грубая обработка поверхности;

- повышение твердости металла из-за пережога при шлифовке или других видах механической обработки.

2.4. Разборка и дефектовка узлов турбины

Снимать обшивку и приступать к разборке турбины можно только после ее остывания до температуры окружающего воздуха (примерно через 30—36 ч после остановки турбоагрегата). Перед началом вскрытия турбины ремонтный персонал должен тщательно изучить чертежи и определить технологическую последовательность и способ разборки каждого узла. До остывания турбины можно производить разборку соединительных муфт, выемку промежуточного вала, разборку редуктора, нагнетателя и вспомогательного оборудования.              Турбину разбирают в следующем порядке.

Снять верхнюю половину кожуха промежуточного вала и закрыть дренажную трубу маслопровода деревянной пробкой. Измерить зазор в масляном уплотнении промежуточного вала у муфты со стороны турбины и записать данные в формуляр. Снять крышку муфты со стороны турбины, закрыть сливную трубу маслопровода металлической заглушкой. Снять верхнюю половину переходной втулки (опоры кожуха) со стороны нагнетателя. Измерить зазоры в верхней половине масляного уплотнения и записать их в формуляр. Снять крышку муфты со стороны нагнетателя. Закрыть сливное отверстие в картере деревянной пробкой.

Разобрать герметичное уплотнение в разделительной диафрагме между турбинным цехом и помещением нагнетателей. Проверить правильность и четкость маркировки спаривания полумуфт и нумерацию соединительных болтов, гаек и отверстий в полумуфтах. Если нумерация отсутствует или нечеткая, то ее необходимо восстановить.

Снять нижнюю половину переходной втулки, измерить зазоры в нижней половине масляных уплотнений и записать данные в формуляр. Разобрать муфты, соединительные болты выбить легкими ударами молотка через медную выколотку или выпрессовать их специальным приспособлением (рис. 2.4).

Для разборки муфты необходимо выпрессовать два противоположных болта, установить на их место обычные технологические болты и зажать гайками. Затем вынуть остальные соединительные болты. Снять промежуточный вал и уложить его на козлы.

Рис. 2.4. Приспособление для выпрессовки соединительных болтов муфты.

Проворачивание роторов при разборке муфт производится специальным приспособлением {рис. 2.5) или при помощи ломика и специального пальца (рис. 2.6), вставляемого в отверстия муфт. Осмотреть соединительные болты и отверстия в полумуфтах. При обнаружении значительных повреждений записать дефект в дефектную ведомость объемов работ. Отсоединить трубу слива масла из нижней половины кожуха промежуточного вала, закрыть ее металлической заглушкой. Снять нижнюю половину кожуха промежуточного вала. Проверить маркировку спаривания зубчатых обойм (коронок) с зубчатыми втулками (звездочками) муфт и, если она отсутствует или нечеткая, то нанести или восстановить ее. Снять коронки со звездочек, промыть их, зачистить забоины, заусеницы, наклеп на зубьях и соединительных плоскостях коронок. Надеть коронки на звездочки.

Рис. 2.5. Приспособление для проворачивания роторов.

1 — стальная полоса (l = = 800 мм; 5 = 2 мм); 2 — тормозная лента; 3 — заклепки; 4 — рычаг; 5 — хомуты, 6 — омедненная пята.

Рис. 2.6. Палец для проворачивания роторов.

1 — медная или латунная фольга ( δ = 0,5 мм).

Измерить радиальный люфт (рис.2.7)и зазоры между зубьями и записать их в формуляр. Снять коронки и уложить их на стеллаж.

Рис. 2.7. Проверка радиального зазора обоймы муфты на зубчатой втулке.

Далее необходимо проверить состояние центровки роторов по полумуфтам после остывания машины. Для этого к торцам роторов турбины и нагнетателя жестко закрепить болтами приспособление для центровки. Зачистить забоины на поверхности фланцев, по которым предстоят измерения. Установить одинаковые зазоры (например, 0,5 мм) между торцами установочных болтов и фланцем приспособления и законтрогаить болты. Нанести на фланце приспособления без установочных болтов четкие метки, точно совпадающие с установочными болтами (рис. 2.8). Провернуть роторы турбины и нагнетателя и убедиться, что болты не упираются во фланец.

Рис. 2.8. Приспособление для центровки роторов.

1 — метки на торце полумуфты.

Вместо установочного болта для измерения смещения осей (по окружности) можно укрепить головку индикатора часового типа. Роторы поворачивают так, чтобы установочный болт или индикатор расположился сверху. Измерить зазоры между торцами установочных болтов и поверхностями фланцев. Все зазоры должны быть 0,5 мм. Записи по проверке центровки сводятся в таблицы (табл. 2.2 и 2.3).

Таблица  2.2

Измерение зазоров

Поворот ротора, градус

Зазор  по торцу

сверху

снизу

справа

слева

0

90

180

270

Сумма

Средний зазор

Зазоры,   приведенные к

нулю

0,50

0,62

0,58

0,64

2,34

0,585

0,23

0,50

0,38

0,42

0,36

1,66

0,415

0,06

0,50

0,32

0,29

0,31

1,42

0,355

0,00

0,50

0,68

0,71

0,69

2,58

0,645

0,29

Таблица  2.3

Измерения смещения

Зазоры

измерения  по окружности

сверху

снизу

справа

слева

Радиальные

0,5

0,36

0,38

0,48

Приведенные к нулю

0,14

0,00

0,02

0,12

Провернуть поочередно роторы турбины и нагнетателя по часовой стрелке на 90, 180 и 270°, измерить при каждом повороте зазоры по всем болтам и записать их в таблицы. Провернуть оба ротора на 360°, т. е. установить их в первоначальное (нулевое) положение. Убедиться, что выставленные ранее зазоры (0,5 мм) сохранились и установка приспособления не сбита. Подсчитать суммы зазоров по вертикали и разделить их на 4, определить средние арифметические значения зазоров. Результаты подсчетов приводятся к нулевым значениям путем вычитания наименьшего зазора, принятого за нуль, из остальных. Суммы зазоров по горизонтали должны равняться суммам по вертикали в обеих таблицах. При разности сумм, превышающей 0,02 мм, измерения необходимо повторить. Результаты измерений записывают в формуляр. Затем вскрывают крышку переднего блока подшипников и разбирают турбодетандер.

После остывания проточной части приступают к вскрытию цилиндров. Для этого необходимо сначала отсоединить короб отсоса воздуха от кожуха (обшивки) турбоблока и снять его, а кожух турбоблока демонтировать. Далее снимают все трубопроводы подвода воздуха на охлаждение и уплотнение элементов турбины. На фланце трубопроводов устанавливают металлические заглушки. Проверяют плотность прилегания опорных лап цилиндров к опорным поверхностям стоек фундаментной рамы. При наличии зазоров записывают их в ведомость объема работ.

При разборке турбоблока в первую очередь вскрывают цилиндры турбины, а затем компрессора. Перед снятием крышки необходимо выбить контрольные шпильки (штифты), отвернуть гайки фланцевого соединения цилиндра и вынуть болты. Резьбу пригоревшего крепежа турбины полезно за несколько часов перед разборкой смочить керосином. Очень эффективный результат в этом случае дает применение олеиновой кислоты. Однако, учитывая ее токсичность, работа с ней требует аккуратного обращения: не допускается попадание кислоты на кожный покров тела. После работы с олеиновой кислотой необходимо промыть руки теплой водой с мылом.

Рис.  2.9. Гидравлический гайковерт.

1 — опора, 2 — гидроцилиндр; 3 — рукоятка, 4 — звездочка-трещотка.

Для разборки — сборки средних и крупных резьбовых соединений применяют различные способы увеличения усилий. Для этого применяют различные гайковерты ударного и безударного действия, динамометрические ключи, ключи-мультипликаторы, увеличители крутящего момента. Эти средства малой механизации позволяют увеличивать крутящий момент в 14—50 раз. В условиях КС целесообразно применять гидравлические гайковерты (рис. 2.9). Гидроцилиндр 2 соединяется с опорой и рукояткой на шарнирах и обеспечивает ее возвратно-поступательное движение.

Компактная трещоточная головка выполнена из высоколегированной стали и термообработана. Опора свободно надевается на гайки. Гидропривод цилиндра работает от малогабаритной передвижной насосной станции. Давление масла в системе регулируется предохранительным клапаном и контролируется по манометру.

Усилие затяжки определяют по манометру насосной станции, учитывая при этом положение осей штока и рукоятки, которое определяется по градуировочной шкале. Контроль осуществляется, когда угол взаимного пересечения осей составляет 90° (максимальное усилие затяжки). Если крепеж не поддается разборке, то гайку необходимо срезать газовым резаком или срубить.

После удаления крепежа в специальные гнезда устанавливаются отжимные болты и смазанные тонким слоем масла направляющие стойки. Крышки цилиндров турбогруппы и компрессора поднимают в следующем порядке. Отжимными болтами крышка поднимается на несколько миллиметров равномерно по всему разъему, затем по направляющим стойкам ее поднимают с помощью специальных штатных грузоподъемных приспособлений, представляющих собой регулируемые стропы (талрепы) или универсальные траверсы. Пример подъема крышки корпуса компрессора ГТК-10 показан на рис. 2.10.

При подъеме должно быть отрегулировано равномерное натяжение стропов, крышка должна находиться в строго горизонтальном положении и не оказывать давления на направляющие стойки. Горизонтальность крышки при подъеме проверяется по уровню.

Рис. 2.10. Строповка крышки компрессора ГТК-10.

Поднимать крышку необходимо плавно без перекосов с остановками через 100—150 мм. Особое внимание уделяется отсутствию задеваний в лопаточном аппарате и уплотнениях. После снятия крышки устанавливаются на монтажной площадке на козлы. Размещать крышки турбины и компрессора на перекрытиях цеха допускается только в тех цехах, где это предусмотрено проектом. С помощью широких шаберов разъемы очищают от мастики, грязи, промывают керосином или другими растворителями и протирают насухо тряпкой. При этом забоины, заусенцы и другие мелкие дефекты запиливают личным напильником, зачищают шлифовальной шкуркой. Необходимо при каждом капитальном ремонте проверять горизонтальность плоскости разъема нижних половин цилиндров при помощи наложения на нее уровня в поперечном и осевом направлениях. Значения уклонов записываются в формуляр для сравнения с результатами прошлых проверок, так как в результате коробления фундаментных рам или самих корпусов турбоустановки, а также от осадки или повреждения фундамента может произойти нарушение горизонтальности цилиндров. С помощью оттисков на свинцовой проволоке или пластилине определяют наличие коробления горизонтальных фланцев. Для этого на разъем цилиндра в нескольких местах укладывают кусочки свинцовой проволоки или пластилина, опускают крышку и обтягивают фланец. Зазор в стыке не должен превышать 0,3—0,5 мм. Замеченные «раскрытия» фланцев заносятся в дефектную ведомость.

При работе турбоустановки из-за коробления цилиндров, обойм направляющих лопаток и уплотнений, износа вкладышей подшипников и повышенной вибрации ротора могут произойти задевания лопаток в проточной части компрессора или турбины. Поэтому необходимо проверить радиальные и осевые зазоры в лопаточном аппарате. Для этого необходимо сдвинуть роторы ТВД и ТНД до упора в рабочие колодки упорных подшипников (ротор компрессора сдвигать в сторону турбины), уложить свинцовые проволочки диаметром на 1—2 мм больше, чем указано в паспортных данных, как это показано на рис. 2.11, и обжать фланцы разъема. Измерив толщину свинцовых оттисков (рис. 2.12),

Рис. 2.11. Укладка свинцовой проволоки

на торцы перьев лопаток при измерении

зазоров проточной части.

Рис. 2.12. Измерение толщины  свинцовых  оттисков  при помощи  индикатора  часового типа.

определяют верхние зазоры в проточной части. Таким же образом определяют верхние радиальные зазоры в уплотнениях ТВД и ТНД, а также концевых лабиринтных уплотнениях компрессора (рис. 2.13). Боковые радиальные зазоры в проточной части компрессора и уплотнениях измеряются пластинчатым щупом, а осевые и боковые зазоры в проточной части турбины — клиновым щупом (рис. 2.14). Полученные значения зазоров заносятся в формуляр.

                               Рис. 2.13. Укладка свинцовой

проволоки при измерениях

 по оттискам в лабиринтных

уплотнениях.

Рис. 2.14. Клиновой щуп.

1 — движок,    2 — клин;  

3 — ручка.

После снятия, крышки цилиндров устанавливаются на деревянные подкладки. Для удобства осмотра и ремонта крышки перекантовываются. Крышку компрессора для удобства очистки и мойки проточной части устанавливают вертикально в противень (рис. 2.15).

Камеры всасывания и нагнетания на горизонтальном разъеме компрессора и турбины закрываются деревянными или металлическими щитами. Большое значение при ремонте ГТУ придается определению работоспособности системы охлаждения газовой турбины. Проверка системы воздушного охлаждения производится по инструкции завода-изготовителя. Для каждого типа ГТУ имеются свои значения коэффициента А = Рс / Ра, где Рс давление воздуха на входе в элемент охлаждения; Ра — давление воздуха на выходе. Если величина А превышает предельные значения, значит в системе охлаждения имеются неполадки (утечки в трещинах или засорение канала). Неравномерность значений Ра между соплами одной группы не должна превышать 15% от нормальных средних значений.

Рис. 2.15. Кантовка крыши одним крюком.

Коробление элементов турбины может вызвать и разрушение внутренней изоляции корпуса. Состояние изоляции определяется предварительно до ремонта на работающей машине с помощью установленных на корпусе поверхностных термопар. Отклонения значения температурного коэффициента К, определяющего степень нагрева корпуса турбины, от допустимых значений по формуляру паспорта машины свидетельствует о местных перегревах цилиндров. Значения К заносятся в ведомость объема работ для последующей донабивки каолиновой ваты при ремонте. Значение К определяется по формуле п.4 §1.2.

Далее приступают к осмотру роторов. Определяют степень и характер загрязнения проточных частей компрессора и турбины, положение роторов в расточках цилиндров, фиксируют явно выраженные дефекты (повреждения лопаток и уплотнения, следы задеваний, эрозия, вмятины и т. д.), проверяют биения дисков. Торцовые биения дисков ТВД, ТНД и рабочих поверхностей упорного диска проверяют в такой последовательности. Диски размечают по окружности на восемь равных частей и метки пронумеровывают. Двумя индикаторами, установленными диаметрально на одинаковых радиусах диска (5—10 мм от края диска), измеряют биение торцов (рис. 2.16).

Рис. 2.16. Измерение биения упорного диска двумя индикаторами.

При этом нулевые значения шкал совмещаются со стрелками в первом положении ротора, а ротор поворачивают на 360° и по всем восьми точкам записывают показания индикатора (табл. 2.4), а затем подсчитывают результат.

Таблица  2.4

Запись показаний индикаторов I и II и подсчеты значений биения торца диска

Точки отсчетов по индикаторам

Показания индикаторов

Алгебраическая разность

показаний

Биение торца

диска

I

II

I

II

1

5

0

0

0

0

2

6

+0,01

-0,01

+0,02

0,01

3

7

+0,02

-0,02

+0,04

0,02

4

8

+0,03

-0,03

+0,06

0,03

5

1

+0,04

-0,04

+0,08

0,04

6

2

+0,08

+0,02

+0,06

0,03

7

3

+0,10

+0,06

+0,04

0,02

8

4

+0,12

+0,10

+0,02

0,01

1

5

+0,13

+0,13

0

0

Половина разности в показаниях индикаторов есть абсолютное значение боя диска. Для полной уверенности в правильности измерений бой дисков необходимо проверить дважды. По результатам подсчета строится диаграмма измерения биения торца диска (рис. 2.17).

Рис.  2.17. Диаграмма значений биения торца диска.

Если линии на диаграмме получаются ломаными (штриховая), то это свидетельствует о наличии вмятин или бугорков. В этом случае необходимо для измерений подобрать более ровную поверхность. Торцовый бой дисков турбин по ободу допускается не более 0,20 мм, а рабочих поверхностей упорных дисков не более 0,15 мм. В случае увеличения торцового биения сверх допустимого решение о дальнейшей эксплуатации ротора принимается в зависимости от уровня вибрации подшипников. Результаты измерений заносят в формуляр. При обнаружении боя диска, а также в случае повышенной вибрации подшипников во время работы турбоагрегата проверить радиальное биение роторов с помощью индикаторов часового типа. Измерения производят в трех сечениях: по концам, вблизи от масляных уплотнений и по середине вала. Измерения в местах задеваний вала не допускаются. Вторично проверить центровку роторов ТНД и нагнетателя по полумуфтам после вскрытия турбины и записать в ремонтный журнал. Показания сравнить с данными центровки до вскрытия и после предварительной центровки с открытым цилиндром и учесть полученную разницу для достижения нормальной центровки после закрытия цилиндра.

Вскрыть главный масляный насос, проверить и убедиться в свободном, без перекашиваний, движении плавающих уплотнительных колец в пазах корпуса. Вынуть разъемное плавающее кольцо, измерить его внутренний диаметр и записать в журнал. Шестерню расцепного устройства вручную ввести в зацепление шестерней ротора, при помощи индикатора или щупа измерить зазор между зубьями шестерен, как показано на рис. 2.18, и данные записать в формуляр.

 

Рис.   2.18.  Измерение   зазоров в зацеплении.

При помощи индикаторов часового типа, ножки которых установлены на торцы роторов и опорно-упорных вкладышей подшипников, измерить значения осевых разбегов роторов в упорных подшипниках. Разность перемещений роторов и вкладышей является разбегом роторов. Нормальный разбег ротора равен 0,35— 0,5 мм Перемещение вкладышей не должно превышать 0,06 мм. Увеличение разбега более 0,5—0,6 мм не допускается. Ротор в осевом направлении перемещают при помощи ломиков, упирающихся одновременно в какую-либо часть цилиндра и торцовую часть ротора.

Демонтировав предварительно термометры сопротивления, вскрыть крышки подшипников, очистить разъемы от шеллака, забоин и заусениц. Наличие на внутренней поверхности крышки и на поверхности верхней половины вкладыша следов наклепа свидетельствует об отсутствии натяга между вкладышем и крышкой подшипника. Щупом проверяют плотность посадки нижней половины вкладыша в расточке корпуса подшипника.

Определить размеры натягов крышек подшипников турбины и компрессора и верхние зазоры в масляных уплотнениях по свинцовым оттискам (рис.2.19). Для этого на разъем подшипника укладывают четыре калиброванных пластины одинаковой толщины или свинцовые проволочки. На верхнюю часть вкладыша укладывают свинцовые проволочки. Затем крепежом равномерно обтянуть крышку подшипника. Снять крышку и измерить толщину свинцовых оттисков. При установке калиброванных пластин натяг равен:    н = п - с.

Рис. 2.19  Определение натяга крышки на вкладыш

1 — крепеж крышки, 2 — калиброванные пластины одинаковой толщины;

3 — свинцовые оттиски

При установке свинцовых проволочек натяг определяется  по формуле:    H=0,5(nправ + nлев) - c.

Нормальный натяг для подшипников турбины и компрессора равен 0,07÷0,1 мм. Отсутствие натягов вызывает вибрацию подшипников. Способ определения натягов крышек подшипников с применением калиброванных пластин вместо свинцовых проволочек дает более точные результаты, сокращает время проверки, исключает деформацию крышек.

Аналогичным способом по свинцовым проволочкам определяют радиальные зазоры в масляных уплотнениях подшипников, которые во избежание протечек масла не должны превышать 0,25 мм. В упорных подшипниках ГТУ рекомендуется устанавливать радиальные зазоры масляных уплотнений равными 0,12 мм и тщательно проверять прилегание разъемов и посадку в корпусе уплотнительных обойм.

С помощью пластинчатого щупа проверяется прилегание крышек подшипников к корпусам по разъемам при обжатом крепеже. Зазор при этом не должен превышать 0,03 мм. Если прилегание неплотное (зазор более 0,03 мм), то дефект записать в ведомость объема работ.

Таким же образом проверяется и дефектуется плотность прилегания разъемов вкладышей (зазор в разъеме не более 0,03 мм). С помощью свинцовых оттисков определяют верхние масляные зазоры во вкладышах, как показано на рис. 2.20. Для этого на концы шейки вала поперек оси укладывают

Рис. 2.20. Проверка зазоров во вкладышах.

две свинцовые проволочки диаметром 1 и длиной 25÷30 мм. Такие же проволочки укладывают на разъем вкладыша с обеих сторон шейки вала. Затем устанавливают верхнюю половину вкладыша и равномерно прижимают ее к нижней шпильками. При отсутствии собственного крепления свинцовые оттиски получают, нанося несколько мягких равномерных ударов небольшим свинцовым молотком по верхней половине вкладыша через медную, алюминиевую или деревянную прокладку. После этого снимают верхнюю половину вкладыша и микрометром  измеряют  свинцовые  выжимки.   Верхний  зазор во вкладыше определяется по формулам:

 

где А, С — верхние зазоры, мм; а, а1, b, b1, с, с1 толщины измеренных свинцовых выжимок, мм.

Значения зазоров записать в формуляр. Верхний зазор должен быть одинаковым по всей длине вкладыша. Допускается разность размеров А и С не более 0,03÷0,5 мм.

При необходимости более точного определения зазоров, микрометром измеряют диаметры шейки вала, а штихмассом (нутромером) — диаметр внутренней расточки вкладыша. При этом обе половины вкладыша должны быть собраны и плотно сжаты крепежом. Разница показаний штихмасса и микрометра дает значение верхнего зазора. Во избежание ошибок за счет погрешности инструмента необходимо проверить показания штихмасса по микрометру и учитывать погрешность, если она имеется.

Снять верхние половины вкладышей. Измерить боковые радиальные зазоры во вкладышах с помощью пластинчатого щупа. При измерениях боковых зазоров пластинки щупа вводить в зазоры на глубину, не превышающую 5÷7% от диаметра шейки, но не более 5 мм при диаметре шейки до 100 мм и не более 15 мм при диаметре шейки более 200 мм. Значения верхнего и боковых зазоров между шейкой вала и вкладышем подшипника должны находиться в пределах, зависящих от размеров диаметра шейки вала, конструктивного выполнения расточки и указанных заводом-изготовителем турбины. Для вкладышей с цилиндрической расточкой размер верхнего зазора принимают равным 0,002÷0,003 от диаметра вала и 0,0010÷0,0015 от диаметра вала для вкладышей с «лимонной» расточкой. Боковой зазор должен иметь форму искривленного клина. При цилиндрической расточке вкладышей боковой зазор принимают равным 0,5÷0,7, а при «лимонной» — 1,5÷2 от значения верхнего масляного зазора.

Вскрыть импеллер, вынуть уплотнительные (плавающие) кольца, измерить внутренние диаметры их и записать данные в журнал. Вынуть упорные колодки, поочередно застропить, поднять и уложить роторы на козлы. Для подъема каждого ротора заводом-изготовителем поставляются в комплекте с ГТУ специальные подъемные приспособления, состоящие из стропов и траверс. С помощью такого приспособления ротор стропится за специально проточенные на валу канавки и подвешивается к крюку мостового крана. Длина и натяжение стропов регулируются таким образом, чтобы крюк крана находился над центром тяжести ротора. Горизонтальность ротора проверяется уровнем, установленным на цилиндрической части. При подъеме ротора проследить за одновременным отрывом обеих шеек от вкладышей. Подъем ротора должен производиться плавно, прерывистыми движениями по 20—30 мм. При этом необходимо следить за тем, чтобы полумуфты были раздвинуты, а боковые зазоры по обе стороны ротора были одинаковы. При подъеме не допускается осевого смещения ротора во избежание задевания лопаток и уплотнительных колец. После того как самые длинные лопатки выйдут из корпуса, ротор поднимают непрерывно. Ротор переносят краном на монтажную площадку и укладывают на специальные металлические козлы с деревянными опорными подушками или роликовыми опорами. При укладке на ролики необходимо использовать специально отведенные для этого места. В вырезы опорных подушек под шейки перед укладкой ротора положить смазанный солидолом плотный картон или паронит. Элементы ротора осматривают после предварительной очистки и промывки.

Осмотреть шейки и упорные диски роторов, вкладыши и колодки опорных и опорно-упорных подшипников. По натирам определить правильность прилегания шеек к рабочим поверхностям вкладышей и упорных дисков к колодкам упорных подшипников. Считается нормальным, если шейки вала (по краске или натирам) лежат по всей рабочей длине вкладыша по дуге окружности не более 60°. В случае неправильного прилегания упорных колодок измерить толщину их (рис. 2.21), результаты занести в формуляр.

Рис   2.21. Измерение толщины колодок.

1 — поверочная    плита,    2 — колодка

Дефектовка упорных колодок заключается в следующем: разница по толщине колодок по площадкам у ребра качания не должна превышать 0,02 мм. При уменьшении толщины больше допустимой, колодки подлежат замене. Контакт поверхности каждой упорной колодки с упорным диском должен быть не менее 70%. Дефекты по вкладышам и колодкам записать в ведомость объема работ.

Снять свинцовые оттиски нижних радиальных зазоров по лопаткам и уплотнениям компрессора, ТВД и ТНД. Толщина оттисков определяется с помощью приспособления (см. рис. 2.13) Результаты записать в формуляр Роторы вынуть из цилиндров и уложить на козлы. Осмотреть и произвести дефектовку лабиринтных уплотнений, повреждения которых вызывают утечки рабочей среды и снижение к. п. д. турбоустановки. При увеличении зазоров в лабиринтных уплотнениях происходит также повышение осевого давления на роторе. К дефектам лабиринтовых уплотнений относятся:

-вырывы уплотнительных колец из пазов ротора, происходящие вследствие плохой зачеканки;

-деформация уплотнительных обойм;

-трещины; погнутости, надрывы, выработка уплотнительных колец при задевании об уплотнительную обойму при вращении ротора.

Уплотнение считается пригодным для дальнейшей эксплуатации, если одно из уплотнительных колец имеет вырыв по длине, равной не более 0,2 длины его окружности. Выработка уплотнительных колец определяется проверкой радиальных зазоров в уплотнениях. Для этого сначала штихмассом определяют концентричность уплотнительных обойм. Затем методами, описанными выше, измеряют верхние, нижние и боковые зазоры по всем уплотнительным кольцам. Разность полученных и паспортных зазоров дает значение износа уплотнительных колец. Уплотнительные кольца изготавливаются из никелевых сталей толщиной 0,2 мм.

Дефектовка разъемных латунных уплотнений ножевого типа подшипников производится аналогично. Вырванное или надорванное уплотнительное полукольцо необходимо заменить новым. Радиальные зазоры по уплотнениям подшипника должны быть не более 0,25 мм. Увеличение этих зазоров ведет к появлению протечек масла из подшипников. Необходимо тщательно проверить прилегание разъемов и посадку в корпусе уплотнительных обойм. Обнаруженные дефекты записать в ведомость объема работ.

С уложенного на козлы ротора турбокомпрессора снять уплотнительное кольцо главного маслонасоса (неразъемное) и измерить его диаметр. Измерить диаметры шеек роторов, мест под уплотнительные кольца главного маслонасоса и импеллера, полученные значения их записать в формуляр.

Проверить правильность плоскостей упорных дисков контрольной линейкой и щупом, как показано на рис. 2.22. Щуп толщиной 0,03 мм не должен проходить между линейкой и упорным диском. Наличие дефектов записать в ведомость объема работ.

Рис. 2.22.   Проверка плоскости упорного диска.

1 — линейка; 2 — щуп (стрелками показаны места измерений).

Снять вставку и обойму направляющих лопаток турбины. Вынуть нижние половины вкладышей. Все вкладыши подшипников тщательно осматривают и дефектуют. Основные дефекты вкладышей: механические повреждения баббитовой заливки в виде трещин, рисок, царапин, надиров, а также отставание тела вкладыша и износ баббита. Причиной этих повреждений могут быть вибрация, работа на грязном масле, нарушение   геометрии шейки вала, неправильная расточка, малое давление масла и др.

Механические повреждения баббитовой заливки хорошо определяются визуально. Отставание баббита от тела вкладыша определяется щупом, ударами молотка и проверкой на керосин. Пластинка щупа толщиной 0,3 мм не должна проходить в зазор между баббитовой заливкой и телом вкладыша. При неплотном прилегании баббита к вкладышу при простукивании по нему молотком прослушивается дребезжащий звук. В случае дребезжащего звука вкладыш проверить на керосин следующим образом: установить половины вкладышей разъемом вверх, смочить разъемы в стыке баббита с телом вкладыша керосином и выдержать 10 ÷ 15 мин. Затем легкими ударами деревянной киянки массой 0,5 кг обстучать наружную поверхность вкладыша, вторично смочить керосином и выдержать 5—10 мин.

Вкладыш протереть насухо, нажать пальцами на край баббитовой заливки и обстучать легкими ударами киянки по баббиту. В местах отставания баббита появятся керосин и воздушные пузырьки. Таким же образом проверяется прилегание баббита с торцов вкладыша. Хорошие результаты при проверке прилегания баббитовой заливки к телу вкладыша дает ультразвуковой метод контроля. Обнаруженные дефекты записать в ведомость объема работ.

При дефектовке вкладышей обращают внимание на натиры на баббитовой заливке. На нижних вкладышах они должны располагаться равномерно по всей длине заливки. Наличие же их на верхних половинах и в разъеме вкладышей говорит о нарушении нормальной работы подшипника, повышенной вибрации, недостаточных зазорах, перекосе шейки вала во вкладыше. Каждая половина вкладыша должна плотно прилегать к расточке корпуса. У нерегулируемых вкладышей площадь прилегания по краске должна составлять не менее 2/3 общей опорной поверхности. У регулируемых вкладышей поверхности опорных подушек должны полностью прилегать к расточкам корпуса. Пластина щупа толщиной 0,03 мм не должна проходить между вкладышем или опорными подушками и корпусом подшипника. У фиксируемых в продольном направлении вкладышей осевое перемещение не должно превышать 0,05 мм. В случае протечек масла по разъему подшипника при работе турбины необходимо, вывернув .шпильки из корпуса подшипника, проверить по краске или щупу прилегание разъема крышки к корпусу. Проверка же состояния горизонтального разъема вкладыша обязательна. Пластинка щупа толщиной 0,03 мм не должна проходить в разъем.

Осмотреть роторы, обратить внимание на состояние поверхностей шеек и упорных дисков, рабочих лопаток, дисков турбин и их замков, зубьев шестерни.

Шейки валов могут иметь овальность, конусность, риски, царапины, коррозию. Поверхность шеек и рабочие поверхности упорных дисков должны иметь 9-й класс шероховатости (Ra = 0,2÷0,32). Геометрия шеек проверяется измерениями диаметров микрометром в двух-трех взаимно перпендикулярных сечениях. Овальность и конусность не должна превышать 0,01 мм.

Произвести тщательный осмотр дисков и рабочих лопаток (перо, торцы, хвосты, полки для двухвенечных дисков, а также заплечики вставок) с помощью лупы кратностью х2,5÷5. При осмотре дисков турбины проверяется состояние обода дисков, состояние плавких вставок, посадка дисков на валы и диаметры дисков. Для определения посадки и диаметров используется слесарный пластинчатый щуп и микрометрическая скоба. «Рост» диска не должен превышать 1 мм, изменение расстояния между венцами двухвенечных дисков не должно превышать 0,5 мм, изменение посадки диска не более 0,25 мм. Эксплуатация дисков с трещинами и превышением указанных допусков не разрешается.

Проверить состояние плавких вставок дисков по формуляру паспорта машины и данные записать. При выплавлении плавких вставок выявить причину повышенной температуры диска и принять меры к ее устранению. Установить новые вставки. Причинами перегрева диска могут быть плохая работа системы воздушного охлаждения, превышение температуры рабочих газов.

Диски и рабочие лопатки желательно перед осмотром зачистить тонкой шлифовальной шкуркой до металлического блеска. Проверить посадку рабочих лопаток турбины в пазах диска. Лопатки должны свободно покачиваться в тангенциальном направлении. Перемещение вершин лопаток должно быть не менее 2 мм.

Для снятия рабочих лопаток с диска необходимо вывернуть стопорный винт замковой лопатки. При этом необходимо избегать повреждения паза лопатки под стопор при удалении кернения. При съеме лопаток с промежуточными вставками с диска турбины необходимо проверить наличие на них маркировки. На лопатках не допускаются трещины, разрывы выходных кромок, погнутость. При осмотре лопаточного аппарата осевого компрессора проверить надежность установки замков рабочих лопаток всех степеней. Ослабленные и деформированные замки подлежат замене. Определяется степень эрозионного износа лопаток осевого компрессора. Радиус выходной кромки пера должен быть не менее 0,35 мм. Если кромки острые, необходимо их притупить. Подрезка хорды лопатки допускается не более 2 мм (при размере хорды 70 мм). При значительном эрозионном износе лопатки подлежат замене.

При осмотре рабочих лопаток турбины особое внимание обращается на впадину, расположенную между полкой и первым зубом хвоста лопатки. У осевого компрессора осматриваются только профильные части рабочих и направляющих лопаток и состояние междурядных замков. Затем измеряют собственную частоту колебаний рабочих лопаток осевого компрессора по инструкции завода-изготовителя. Данные измерений сравнить с нормами формуляра. Лопатки, резонансные частоты которых не соответствуют нормам по данной ступени, подлежат замене. Определение собственных частот колебаний лопаток производится прибором ТИРЧ, разработанным ПО Союзгазэнерго-ремонт.  Внешним осмотром после вскрытия без применения специальных средств фиксируются явно выраженные дефекты.

По признакам усталости с помощью специальных средств обнаруживают дефекты лопаточного аппарата. В зависимости от характера и степени повреждения лопаточного аппарата определяют необходимость перелопачивания той или иной ступени или замене отдельных лопаток. Все лопатки и вставки, имеющие трещины усталости, заменяются. Лопатки, имеющие небольшие вмятины, изгибы и надрывы на кромках пера, подвергаются правке (при изгибах), радиусной запиловке (при надрывах), шлифовке (при вмятинах).

Рабочие лопатки ОК больше, чем другие, подвержены эрозионному износу, поэтому при осмотре профилей этих лопаток обращают особое внимание на остроту кромок пера. При значительном износе лопатки заменяют.

При определении малых трещин в лопаточном аппарате, шпоночных пазах и на шейках ротора в условиях компрессорного цеха хорошо зарекомендовал себя метод индукционной дефектоскопии. Для этого используются малогабаритные дефектоскопы типа ВДМ-2М, разработанные ПО Оргтехдиагностика. При отсутствии таких приборов можно применить магнитный метод, керосино-меловой, метод красок.

Турбинные лопатки, а также вставки, изготовленные из никелевых сплавов, проверяются визуальным осмотром через лупу после травления металла по следующей технологии.

1. Подлежащие травлению участки поверхности лопаток и вставок защищаются, протираются чистыми тряпками и обезжириваются. Обезжиривание производится промывкой при температуре 15÷20°С в растворе фосфорнокислого натрия (Na2HPO4 • 12Н2О) — 30÷50 г на 1 л воды. Время пребывания в растворе 3÷5 мин, после чего лопатки промывают в проточной воде.

2. Травление лопаток производится под тягой или в открытом помещении. Для травления используют реактив следующего состава, мл: соляная кислота (концентрированная) 900, серная кислота (концентрированная) 60, медный купорос (кристаллический) 180. Подготовленные участки для травления обильно смачиваются ватно-марлевым тампоном с реактивом до получения слегка матовой поверхности.

3. Протравленные поверхности промывают водой, а затем нейтрализую-щим раствором карбоната натрия (сода кальцинированная) 30—50 г в 1 л воды.

При попадании реактива на зубья хвоста лопаток и паз под вставку последние особо тщательно промыть водой, нейтрализующим раствором, после чего эти места обязательно зачистить шлифовальной шкуркой.

4. Протравленную поверхность осматривать не ранее чем через 30 мин. после травления.

5. После осмотра все места травления необходимо зачистить шлифовальной шкуркой.

При травлении соблюдать правила техники безопасности работы с реактивами, травить следует в предохранительных перчатках и избегать попадания реактива на кожу тела и в глаза. При случайном попадании травящего реактива на лицо или в глаза пораженные места немедленно промыть водой до полного смыва реактива.

В зависимости от характера и степени повреждения лопаточного аппарата осевого компрессора и газовой турбины определяют необходимость перелопачивания целых ступеней или замены отдельных лопаток. Лопатки, имеющие трещины, разрывы входных кромок, большой эрозионный износ, уменьшенные сверх допуска хорды и кромки, меняют. Лопатки с незначитель-ными изгибами на кромках пера разрешается править. При небольших надрывах допускается радиусная запиловка и шлифовка. При этом следует избегать образования острых углов на кромках.

Убедиться в подвижности бойков автоматов безопасности и надежном закернивании стопорных винтов регулировочных гаек. Замеченные при осмотре дефекты записать в ведомость объема работ.

При дефектовке роторов осматривают и зубчатые муфты. На современных ГТУ применяются подвижные муфты с бочкообразным зубом, хорошо компенсирующие несоосности и осевые перемещения вращающихся валов. В период изготовления зубчатые муфты балансируются в сборе; при работе турбины происходит взаимная приработка их элементов, поэтому при ремонте не допускается частичная замена дефектных основных деталей. Муфту положено менять полностью. Перед установкой, детали новой муфты в сборе необходимо промаркировать и при установке на валы соблюдать маркировку.

При дефектовке зубчатых муфт проверяют разбег коронок или промежуточных валов, крепление их на валах и соответствие посадки паспортным требованиям, состояние зубьев и стопоров, наличие нормального подвода масла смазки. Основные дефекты зубчатых муфт — износ рабочих поверхностей и поломка зубьев, биение муфт и ослабление посадки.

Посадка зубчатых втулок на валы должна быть с натягом 0,0003—0,0006 от диаметра посадочного места вала. Крепление втулок на валах осуществляется шпоночными соединениями.

Причинами износа и поломки зубьев муфты могут быть недостаточный подвод масла смазки, отложения масляного шлама, вибрация роторов, большие расцентровки. При неправильной посадке муфт на валы и недостаточной центровке роторов может возникнуть биение муфт.

Малый натяг и повышенная вибрация ротора вызывают ослабление посадки муфт. На рабочих поверхностях зубьев муфт не допускается наличие трещин, питтингов, задиров в местах входа и выхода зубьев в зацепление, наволакивание, выражающееся в образовании канавок вдоль зубьев, накатывание (задирание зуба по всей рабочей поверхности). Масляные зазоры между зубьями муфты проверяют с помощью пластинчатого щупа при прижатых по зубьям в одну сторону коронках. Размер масляных зазоров должен соответствовать паспортному (обычно 0,35—0,46 мм). Увеличение зазоров в зацеплении в результате износа приводит к усилению ударов в зубцах и увеличению вибрации ротора. Поэтому муфты, имеющие из-за износа зазор в зацеплении в 2 раза превышающий паспортный, меняют. При зашламовании и выработке зубьев полумуфт проверить правильность установки трубки для подвода масла к зубчатой муфте. Трубопровод подвода масла продуть сжатым воздухом. Проверить и прочистить подводящие и сливные канавки в полумуфте и на венце муфты. При дефектовке роторов желательно проверить наличие трещин (индукционным, ультразвуковым или иным методом), шеек, рабочих поверхностей упорных гребней, посадочных мест под полумуфты в местах выхода из-под полумуфты шпоночных пазов.

После дефектовки роторов осматривают направляющие лопатки в верхних и нижних половинах цилиндров. При этом необходимо обратить внимание на степень эрозионного износа, наличие трещин, надрывов кромок, забоин, заусенцев и других дефектов на лопатках. Подозрения на трещины проверить дефектоскопом ВД-1ГА, ВДМ-2М или другими приборами. Обнаруженные дефекты записать в ведомость объема работ.

У турбоагрегатов ГТК-10-4 особое внимание обратить на наличие признаков сульфидно-окисной коррозии сопловых лопаток ТВД, изготовленных из сплава ЖС6-К.

По мере развития высокотемпературной коррозии происходит резкое падение пластичности (охрупчивание) материала лопатки, сопровождаемое часто трещинами и вырывами выходной кромки. Помимо механического разрушения лопаток сульфидно-окисная коррозия приводит к снижению к. п. д. турбины, к перераспределению теплоперепадов между ТВД и ТНД из-за уменьшения проходного сечения соплового аппарата ТВД, к увеличению удельного расхода тепла, вследствие чего для поддержания необходимой мощности нужно повышать температуру перед турбиной.

Причина сульфидно-окисной коррозии — попадание в камеру сгорания ГТУ с цикловым воздухом и топливным газом щелочных металлов и серы, причем основным их источником является пыль циклового воздуха. Появлению коррозии предшествует образование на поверхности лопаток золовых отложений светло-коричневого или кирпичного цвета. В зависимости от степени развития, коррозия проявляется внешне в трех видах:

— относительно равномерное окисление (продукты коррозии темно-серого цвета) поверхности корытца лопатки с увеличением площади пораженной поверхности по высоте лопатки и появлением отдельных бугорков;

— ускоренное развитие коррозии в верхней части лопатки ближе к входной кромке, сопровождаемое слиянием отдельных бугорков и образованием «язвенной» зоны с высотой вспучивания 1÷1,5 мм;

— катастрофическое развитие коррозии на вогнутой поверхности лопаток (на всю толщину ее пера) и на входной кромке (особенно в верхней части лопатки) с образованием на ней сквозной трещины (часто по всей длине) шириной до 5÷7 мм.

Стойкость лопаток турбины против высокотемпературной коррозии значительно повышается применением сплавов на кобальтовой основе с высоким содержанием хрома и нанесением па поверхность лопаток защитных покрытий.

Корпуса компрессора и турбины тщательно осматриваются для выявления трещин, которые могут появиться в слабых местах (пазы уплотнительных обойм, места крепления стяжек, пазы обоймы высокого давления и упорного диска). Особо обратить внимание на крепление стяжек корпуса турбины. Глубина и направление трещин хорошо определяются ультразвуковым методом контроля. Необходимо также проверить коробление внутренних элементов компрессора и турбины (обоймы уплотнений, обоймы направляющих лопаток и др.).

Обнаруженные  дефекты  записать  в  ведомость  объема  работ.

После разборки ГТУ, когда полностью определится взаимное положение деталей, степень их износа и характер повреждений, необходимо согласовать исправление дефектов сопрягаемых деталей друг с другом (табл. 2.5). Невыполнение этого требования приводит к увеличению трудозатрат из-за переделок, лишней разборки и сборки, снижению качества и увеличению сроков ремонта.

Таблица  2.5

Примеры влияния результатов устранения неисправностей основных узлов на состояние смежных

Результаты измерений при разборке ГГПА

Решения по устране-нию обнаруженных неисправностей

Влияние принятого решения на состояние смежных деталей и узлов

Выводы по ремонту смежных деталей и узлов

Расцентровка роторов ТНД — нагнетатель

Смещение ротора    ТНД путем    измене-ния толщины    опорных подушек вклады-шей подшипников

Изменение радиальных   зазоров    по   лопаткам  и  уплотнениям

Центровка направляю-щего аппарата,   газовых и масляных уплот-нений   относительно    ротора  ТНД  после центровки по полумуфтам

Коробление и увеличенные зазоры  по разъему корпусов

Строгание    и шабров-ка      поверхности разъема

Уменьшение верхних     радиальных   зазоров в проточной части

Подгонка лопаток  и  усиков уплотнений после   исправления разъема

То же

Наплавка металла   на  разъем  с последующим строганием

Зазоры в проточной части не изменяются

Подгонка лопаток   и  уплотнений не требуется

Неравномерные радиальные зазоры  в лопаточном   аппарате

Смещение роторов

Изменение зазоров по уплотнениям

Центровка уплотнений   после смещения  ротора

Смещение роторов     относительно осей расточек

Смещение роторов

Изменение радиальных   зазоров   по   лопаткам

Если при смещении     ротора изменения     радиальных   зазоров      превысят величины  допусков,   необходимо   перецентровать     уплотнения

Дефекты упорного гребня

Проточка упорного гребня и   установка    в упорном      подшип-нике    пластин   для  сокращения    требуемого      размера осевого разбега

Возможно смещение   ротора в осевом направлении Смещение ротора   нагнетателя   вызовет  ослабление или усиление    сжатия  пружин торцевого уплотнения

Установка равнотол-щинных   пластин   с двух сторон. Суммар-ная толщина  пластин

должна соответство-вать величине проточки

Дефекты   шеек   роторов

Проточка шеек

Увеличение масляных   зазоров

Перезаливка и расточ-ка     подшипников после определения окончательного диаметра шеек

Дефекты    рабочих    лопаток турбины

Замена,     наварка утонений

Небаланс ротора

Развеска   лопаток    на    моментных   весах, балансировка ротора

2.5. Разборка и дефектовка нагнетателя 

Разборка нагнетателей является ответственной операцией, поэтому производить ее необходимо строго по инструкции завода-изготовителя и эксплуатационной инструкции с соблюдением действующих правил техники безопасности при производстве ремонтов оборудования в газоопасных помещениях. Порядок производства работ по вскрытию и ремонту центробежных нагнетателей регламентируется Правилами технической эксплуатации компрессорных цехов с газотурбинным приводом.

Перед разборкой нагнетателя необходимо проверить отключение нагнетателя от газопроводов и обеспечение безопасных условий разборки. Снять крышку блока подшипников. Горизонтальный разъем очистить от шеллака и проверить плотность его прилегания щупом 0,03 мм. Снять крепеж, застропить торцовую крышку нагнетателя за приливы и подвесить на крюк тали. Отжав крышку отжимными болтами, вывести ее из корпуса до появления резьбовых отверстий под рым-болты. Ввернуть рым-болты, застропить за них стропом и талрепом и, отрегулировав натяжение всех стропов, вынуть крышку из корпуса и установить ее на специальные козлы. Проверить состояние резиновых уплотнительных колец всасывающей камеры. Кольца, имеющие дефекты в виде разрывов и срезов, заменить.

Проверить при помощи выжимок на свинце зазор между уплотнительным кольцом и усиками    уплотнения    на покрывающем диске. Неравномерный зазор в этом уплотнении, служащем для разделения всасывающей и нагнетательной камер, приводит к возникновению дополнительных динамических напряжений в элементах рабочих колес. Проверить состояние «усиков» уплотнения по покрывающему диску рабочего класса, поврежденные усики выправить или заменить новыми. Уплотнения рабочих колес нагнетателей типа Н-16-76 выполнены из алюминиевых сплавов. При увеличении радиальных зазоров в них более формулярных, а также при наличии выработки и выкрашивания уплотнения заменить на новые. После этого присоединить к гильзе штатное приспособление с противовесом, вывернуть крепеж и вывести ее из корпуса, произведя промежуточную перестроповку согласно инструкции завода-изготовителя. Гильзу установить на специальные козлы, противовес снять. Отверстия подвода и слива масла в корпусе блока подшипников заглушить деревянными пробками. На отверстие под гильзу в корпусе нагнетателя установить заглушку с паронитовой прокладкой. Торцовую крышку установить на место.

Снятие рабочего колеса с вала или насадка его на нагнетателях НЗЛ производится с помощью гидравлического приспособления без подогрева ступицы колеса. Для колес нагнетателей НЗЛ выпуска до 1969 г. при снятии с вала механическим приспособлением необходимо предварительно подогреть колесо до температуры 80÷100°С. При осмотре рабочего колеса тщательно осмотреть поверхности основного и покрывающего дисков, а также головки заклепок. Наличие любых трещин на дисках не допускается. Допускается видимое оконтуривание головок заклепок, заклепки со следами значительной вытяжки и отколотыми головками подлежат замене на новые. Заклепки изготавливаются из; металла марки 13Н5А.

Снятие колес нагнетателей ТМЗ производится с предварительным подогревом в специальном приспособлении с гидравлическим приводом. Посадка колес на вал производится с предварительным подогревом колеса в термической печи до температуры 230 ÷ 250 оС, с обязательным контролем величины натяга.

Зазор между лопатками и покрывающим диском допускается не более 0,04 мм на расстоянии, равном диаметру заклепки от центра заклепок и не более 0,1 мм в остальных местах. При значительных увеличениях этих зазоров необходимо произвести переклепку в требуемых местах. Проверить состояние входных кромок лопаток. Допустимый износ (подрез) входных кромок со стороны рабочего диска должен быть не более 10 мм для длинных лопаток и не более 8 мм для коротких.

Снять кожух стакана гильзы; двумя индикаторами проверить осевой разбег ротора в упорном подшипнике. Данные записать в, формуляр. Гильзу полностью разобрать. Осмотреть резиновые кольца, устанавливаемые в канавки фланца гильзы. Поврежденные резиновые кольца заменить. Проверить состояние резиновых колец или медных шайб, устанавливаемых под головки болтов, крепящих гильзу к корпусу. Допускаются капельные протечки масла под болтами, крепящими гильзу к корпусу.

Открепить и снять торцовое уплотнение, разобрать его, очистить втулку от налета, проверить плотность прилегания ее к гильзе по краске. На состояние торцового уплотнения обратить особое внимание. При наличии на контактной поверхности графитового кольца сколов, царапин, кольцевых рисок, а также в случае износа этой поверхности более 0,5 мм втулка с кольцом подлежит замене на новую. Допускаются незначительные сколы рабочего» пояска графитового кольца на величину не более одной трети ширины пояска при расстоянии между ними не менее одной трети длины окружности.

Резиновые кольца круглого сечения, устанавливаемые на втулке графитового кольца, на валу под стальное кольцо и на наружной поверхности корпуса уплотнения в случае чрезмерного набухания резины (а также при обнаружении повреждений колец) подлежат обязательной замене.

Проверить щупом верхние масляные зазоры в подшипниках и плотность прилегания разъемов. Снять стопорное кольцо с опорного вкладыша. Снять верхние половины опорно-упорного и опорного вкладышей и измерить боковые масляные зазоры. Размеры зазоров записать в формуляр.

Выкатить нижние половины сегментов с колодками, застропить и снять вал нагнетателя. Определить визуально по натирам прилегание колодок опорно-упорного подшипника к упорному диску. Проверить состояние баббитовой заливки вкладышей. В случае отслоения баббита или выкрашивания его вкладыш перезалить или заменить запасным.

Проверить микрометром конусность и зллипсность шеек ротора. В случае отклонений диаметра шейки по длине на величину более 0,015 мм ее необходимо проточить и шлифовать. Дефекты записать в ведомость объема работ.

При дефектовке деталей центробежных нагнетателей для поисков трещин хорошо зарекомендовали себя в эксплуатационных условиях КС метод индукционного контроля, ультразвуковой метод и метод красок.

Появление трещин возможно на посадочных местах вала под полумуфту и рабочее колесо в районе шпоночных пазов и на покрывающих дисках рабочих колес. Через каждые 50 тыс. ч наработки нагнетателя необходимо проверять на наличие трещин все сварные швы, а также толщину металла газопроводов технологической обвязки нагнетателя в местах поворотов.

2.6. Разборка и дефектовка вспомогательного оборудования

Валоповоротное устройство.

С крышки переднего блока подшипников ГТУ снять валоповоротное устройство, осмотреть кинематические пары, определить величину контакта в зацеплении. Проверить степень износа зубьев, зазоры, убедиться в отсутствии трещин, задиров и наклепа. Забоины и выкрашивания зубьев на торцах шестерни-гайки и ведомой шестерни устраняются слесарной обработкой. При поломке зубьев или наличии на них трещин шестерню-гайку необходимо заменить. Контакт рабочих поверхностей (по наработке и краске) червячной передачи должен быть не менее 75%. Нормальный осевой зазор в червячной паре первой ступени 0,6—0,7 мм.

Проверить плавность перемещения шестерни-гайки по валу червячного колеса. При этом контакт рабочих поверхностей шлица и винтового паза должен быть не менее 60%. По наличию и величине люфтов определяется износ шарикоподшипников редуктора валоповорота. Сжатым воздухом продуть все каналы подвода масла смазки к подшипникам валоповорота.

Сняв электродвигатель и крышку муфты, проверяют состояние резиновых пальцев эластичной муфты. Сработанные резиновые пальцы заменить на новые. Выявленные дефекты записать в ведомость объема работ.

Турбодетандер и расцепное устройство.

Разборка и дефектовка производится в следующей последовательности.

При разборке и дефектовке этих узлов нужно отсоединить от корпуса трубопроводы, снять торцовую крышку, проверить разбег ротора в упорном подшипнике (0,2÷0,27 мм). Затем снять верхнюю половину корпуса, очистить разъем, определить натяг крышки на вкладыши (0,03÷0,04 мм) и верхний масляный зазор во вкладышах.

Измерить зазоры в масляных уплотнениях, боковые масляные зазоры в подшипниках. Сдвинув ротор в сторону компрессора, измерить осевые зазоры в проточной части между бандажными лентами и лопатками; величины их записать в формуляр.

Проверить от руки плавность перемещения шестерни расцепного устройства вдоль вала. При наличии заеданий записать об этом в ведомость объема работ.

Вскрыть крышку цилиндра сервомотора, измерить зазоры в уплотнениях (диаметральный зазор 0,15÷0,20 мм). Измерить плотность прилегания разъема угольных колец (0÷0,05 мм) и записать в формуляр. Разобрать уплотнение. При осмотрах угольных уплотнений турбодетандера обращается внимание на подвижность угольных сегментов в обойме по радиусу. Осевой зазор между угольными сегментами и обоймой должен быть 0,8 мм.

Малые осевые зазоры могут вызвать заедание сегментов и их быструю выработку, большие же зазоры вызывают утечки пускового газа. Стягивающие пружины угольных уплотнений, имеющие недостаточную упругость и большую коррозию, заменить. Также заменить сегменты, имеющие поломки, сильные истирания, выкрашивания. При увеличенных радиальных зазорах угольные уплотнения пригоняются по валу пропилом стыков с последующей пришабровкой.

Ротор вынуть, осмотреть его, измерить диаметры шеек и записать в формуляр. Проверить прилегание шеек и упорных плоскостей ротора к баббитовой заливке. Тщательно осмотреть лопатки и ленточный бандаж. Неплотно пригнанные шипы необходимо аккуратно подклепать, в местах обрывов бандаж припаять к лопатке. Все дефекты записать в ведомость объема работ.

Камера сгорания.

Перед началом разборки необходимо проверить герметичность кранов № 14 и 15 и плотность фланцевых соединений трубопроводов подвода газа. С фланцевого разъема крышки камеры сгорания удалить теплоизоляционные маты. Затем отсоединить запал, трубопроводы основной,  дежурной и запальной горелок, снять горелочное устройство. Демонтировать крышку камеры сгорания, снять фронтовое устройство, демонтировать огневую часть и смеситель. Металлической щеткой очистить все элементы камеры сгорания (смеситель, регистры, горелки, шпоночные соединения), особенно сварные швы, и осмотреть через 5÷7-кратную лупу.

При необходимости с помощью переносной тали, застропив за приваренные скобы, оттянуть переходной патрубок. После снятия болтов с горизонтального фланца проверить равномерность зазора холодного натяга. Проверить зазоры в телескопическом соединении (10÷15 мм).

Наиболее часто встречающимися дефектами в камере сгорания являются трещины. На лопастном смесителе трещины появляются в основном в сварных швах, могут встречаться также на самих лопастях и в местах приварки лопастей к жаровой трубе. На фронтовом устройстве трещины обычно встречаются в местах приварки лопаток регистров к обечайкам и на самих обечайках («юбках»). На основной горелке трещины бывают в сварных швах, в местах приварки конуса с отверстиями для выхода газа. В переходном патрубке может быть обгорание патрубка гляделки, появление трещин в сварных швах наружного патрубка, что является следствием разрушения внутренней изоляции (усадка, выдувание).

Причинами появления трещин на смесителе могут быть пульсация рабочей среды, вызывающая вибрацию смесителя, резкие перепады температуры рабочей среды при остановках и пусках агрегата, большая длина факела. Трещины на фронтовом устройстве и основной горелке появляются при неправильной центровке основной горелки относительно фронтового устройства и от тепловых деформаций элементов камеры сгорания.

Все перечисленные дефекты относятся в основном к горизонтальным камерам сгорания с переходным патрубком. При осмотре этих камер сгорания необходимо также обратить внимание на состояние талрепа фиксационного пункта и шпонок. Суммарный зазор по шпонке должен быть равен 0,05 мм.

Турбоагрегаты ГТК 10-4 оснащены вертикальными камерами сгорания, конструктивно существенно отличающимися от горизонтальных. У этих камер сгорания наиболее часто встречаются трещины на обечайках стыковых секций жаровой трубы, поломки перемычек окон смесителя, трещины и разрушения узлов крепления жаровой трубы в корпусе (шпоночные соединения, узлы пальцевых фиксаторов). Такие дефекты устраняют ремонтом в соответствии с Инструкцией НЗЛ по техническому обслуживанию и ремонту камеры сгорания И0 3.130—82.

При осмотре камер сгорания горизонтального и вертикального типов необходимо также проверить пружинные опоры. Лапы камеры сгорания должны лежать на всех опорах. Между лапами и опорными подшипниками пружинных опор не должен проходить щуп толщиной 0,05 мм. Все обнаруженные дефекты заносятся в дефектную ведомость объема работ.

Воздухоподогреватели (регенераторы). При каждом среднем и капитальном ремонте регенераторы ГТУ подлежат обязательному внешнему осмотру и проверке на герметичность. Для этого необходимо отсоединить воздухопроводы и установить металлические заглушки толщиной 10—12 мм с паронитовыми прокладками на фланцевых соединениях со стороны входа и выхода воздуха.

На одном из патрубков устанавливается манометр с пределом измерений 5—6 кгс/см2, а к другому подводится сжатый воздух от цехового коллектора собственных нужд или от передвижного компрессора (рис.2.23). Диаметр патрубка должен быть не менее 50 мм. Испытания производятся воздухом с давлением 3 кгс/см2. При этом падение давления в течение 5 мин не должно превышать 2,5 кгс/см2, что соответствует потере не более 0,5% от полного расхода воздуха через секцию. Если в результате сильных утечек воздуха невозможно поднять давление до 3 кгс/см2, необходимо, не снимая давления, осмотреть секцию, устранить обнаруженные дефекты, после чего произвести повторные испытания. Осмотр пакетов секции производится со стороны входа и выхода продуктов сгорания через люки на газоходах. В пакетах не должно быть разрывов, трещин, прогаров и вспучиваний парных профильных пластин. При осмотрах регенераторов обратить внимание на прилегание лап и наличие зазоров в установочных шайбах дистанционных болтов (0,1—0,18 мм). Прилегание лап ко всем опорам должно быть плотным, без зазоров.

Рис 2.23.  Схема опрессовки регенератора.

1 — люк, 2 — коллектор воздуха диаметром 50 мм с давлением 3 кгс/см2; 3 — манометр, 4 — металлические заглушки, 5 — вход и выход воздуха, 6 — вход продуктов сгорания; 7 — выход продуктов сгорания

Воздушные маслоохладители.

На отечественных газотурбинных установках КС, выпускаемых с 1970 г., устанавливаются воздушные маслоохладители с прямым охлаждением масла, а также с промежуточным теплоносителем (вода или антифриз). Во время дефектовки воздушных маслоохладителей визуально определяются места утечек масла и промежуточного теплоносителя. Секции с трубками необходимо очистить от грязи снаружи и внутри и испытать гидравлически давлением согласно техническим условиям на данный аппарат. Уплотнение между секциями должны быть герметичными. Осмотреть визуально состояние редуктора: зубчатую пару на наличие выработки зацепления, подшипники валов редуктора, наличие и качество масла смазки. Проверить надежность крепления лопастей вентиляторов. Приводы жалюзей должны быть исправными, работать без заеданий, жалюзи закрывать плотно; уплотнительную резину в местах вырывов и с другими дефектами заменить.

Маслосистема.

К маслосистеме относятся: маслобак, пусковой и резервный насосы смазки, винтовые маслонасосы, газоотделитель, маслоохладители, инжекторы, запорная арматура (краны, вентили, задвижки, обратные клапаны, маслопроводы Смазки, регулирования, системы уплотнения, сливные маслопроводы)

1. Пусковой и резервный маслонасосы.

Насос отсоединить от нагнетательного трубопровода и снять с маслобака вместе с электродвигателем. Снять трубку для подвода масла к верхнему подшипнику и нижний диск, трубку продуть сжатым воздухом. Вал насоса в собранном виде должен легко проворачиваться от руки. Вскрыть насос, вынуть направляющую втулку и нижнее кольцо, измерить сопрягаемые детали диаметральный зазор в плавающей уплотнительной втулке колеса должен быть в пределах 0,120÷0,185 мм, диаметральный зазор во вкладыше 0,12÷0,16 мм, осевой разбег 0,25÷0,35мм. Измеренные зазоры записать в формуляр. Разобрать насос и осмотреть все детали. Дефектовка вкладышей насоса производится аналогично дефектовке вкладышей турбины. На шлицах муфты насоса не должно быть срезов и смятий граней.

2. Винтовой маслонасос.

Сначала проверяют центровку по полумуфтам валов насоса и электродвигателя. Расцентровка по торцу и окружности не должна превышать 0,05 мм. Перед снятием торцовой наружной крышки проверить наличие ее маркировки (метки). Снять крышку и подпятники, проверить наличие маркировки их с винтами, маркировку расположения винтов в корпусе и между собой. Измерить зазоры между баббитовой заливкой и наружными диаметрами винтов, которые не должны превышать 0,08 мм. Насосы с увеличенными зазорами бракуются и направляются на ремонт. Вынуть и осмотреть винты и подпятники. На нитках винтов на баббитовой заливке не должно быть задиров; натиры на трущихся поверхностях должны располагаться равномерно. Проверить разбеги винтов, каналы подвода смазки в центральном винте и передней втулке продуть воздухом. По разнице между диаметрами расточек подпятников и диаметрами шеек винтов определяют радиальные зазоры в подшипниках. При осмотре блока клапанов проверить плотность прилегания предохранительного и обратного клапанов.

На пусковом клапане не должно быть царапин, выработки, коррозии, забоин, трещин. Пружины с усталостными трещинами, коррозией, а также потерявшие требуемую жесткость заменить. Все дефекты записать в ведомость объема работ.

3 Шестеренчатый маслонасос.

Снять торцовую крышку и проверить наличие маркировки шестерен; нанести ее при отсутствии меток. Очистить разъем. Измерить зазоры в зацеплении шестерен, которые должны составлять 0,2÷0,3 мм. Зазоры между внутренними расточками корпуса и вершинами зубьев должны быть в пределах 0,05÷0,1 мм. По свинцовым оттискам определить осевые зазоры (норма 0,05—0,1 мм). Увеличение радиальных и осевых зазоров свыше 0,08 мм приводит к потере производительности и напора насоса.

Вынув шестерни и вкладыши, измерить диаметры шеек и диаметры расточек вкладышей. Диаметральные зазоры в подшипниках не должны превышать зазоры по вершинам зубьев. Осмотреть все детали насоса на наличие механических дефектов (трещины, выкрашивания и т. д.). Дефекты записать в ведомость объема работ.

4. Маслоохладители.

В маслосистемах с промежуточным теплоносителем применяются маслоохладители-теплообменники типа М-5, М-8. Дефектовка их производится следующим образом. Сначала слить масло и воду через спускные краны. Затем снять трубопроводы подвода и слива воды, сливной пробковый кран, вывернуть сливную трубу, снять крышку корпуса. Проверив наличие маркировки на фланцевых крышках маслоохладителя, трубного пучка и корпуса, извлечь трубный пучок из корпуса и осмотреть его. Проверить наличие маркировки на внутренней крышке трубной доски и снять крышку. Внутреннюю полость корпуса маслоохладителя очистить от грязи и шлама. Трубный пучок механическим или химическим путем очистить от грязи, шлама, отложений солей жесткости внутри трубок. Опрессовать секцию с масляной стороны давлением 7 кгс/см2 в течение 20 ÷ 30 мин. Для этого используют специальное приспособление (рис. 2.24). По падению давления и вытеканию воды из трубок определяют дефектные трубки и нарушение вальцовки в трубных досках. Обнаруженные дефекты записать в ведомость объема работ.

Рис. 2.24. Приспособление для опрессовки маслоохладителей.

1 — приспособление;  2 — трубный  пучок; 3 — резиновая прокладка.

5. Масляный бак.

В начале маслобак осматривают снаружи с целью обнаружения утечек масла по сварным швам. Затем, слив масло, производят внутренний осмотр. Перед внутренним осмотром необходимо демонтировать пусковой и резервный маслонасосы, вынуть фильтры и хорошо провентилировать бак для удаления масляных паров. При осмотре разрешается использовать переносные лампы только во взрывобезопасном исполнении напряжением 12 В. Осмотр должны производить не менее двух человек (один из них — наблюдающий). При внутреннем осмотре определяют характер и степень загрязненности отсеков маслобака и сетчатых фильтров, состояние крепления плоских пружин и целостность сеток. Фильтры, имеющие разрывы сеток, бракуют.

6. Газоотделитель.

При осмотре определяют степень загрязнения распылителя и газоотбойных решеток, крепление решеток гидрозатвора. Проверяют отсутствие утечек масла и газа в машинный зал.

7. Инжекторы.

При дефектовке инжекторов главным образом проверяют состояние сопел. Сопла, имеющие выкрашивания, большие забоины, сильный износ (увеличенный диаметр отверстия), меняют.

8. Запорная арматура. Запорную арматуру (вентили, задвижки, обратные клапаны, краны) проверяют на плотность. Для этого арматуру хорошо очищают внутри от загрязнений и в положении «закрыто» устанавливают на верстак или подставку таким образом, чтобы фланец со стороны входа среды был сверху. Патрубок заливают до краев керосином. При наличии неплотности уровень керосина будет понижаться. Дефектную арматуру ремонтируют. Так же проверяют наличие трещин на корпусах арматуры и другие механические дефекты.

2.7. Очистка и промывка узлов и маслопроводов

При ремонте газотурбинных установок в условиях КС применяют механический способ и промывку различными растворами.

При механическом способе очистки ржавчина, окалина, старая краска, отвердевшие наслоения масла и другие отложения снимаются с деталей шаберами, щетками, механизированными шарошками, роторными машинками и другими переносными приспособлениями. Этим способом очищают детали проточной части турбины, камеры сгорания, разъемы корпусов, регенераторы, поверхности оборудования, корпусов турбоустановки и трубопроводов перед покраской.

Детали машины промывают в керосине или соляровом масле. Для этого используют противни, изготовленные из листового железа. Особое внимание обратить при промывке вкладышей подшипников на очистку каналов подвода масла и на другие труднодоступные места.

Для механизации этого трудоемкого процесса применяют передвижные моечные машины, в которых детали промывают струей из насоса. На рис. 2.25 показана передвижная моечная машина, состоящая из тележки 1 с закрепленной ванной 4, в нижней части которой установлена сетка 3. Для промывки мелких деталей на боковой стенке ванны служит полка 5. Ванна закрывается крышкой 6. Через патрубок 2 загрязненная жидкость сливается в бачок 10, в котором перегородки 11 из мелкой сетки образуют отстойники. Электронасос 9 по трубе и бензостойкому шлангу 7 нагнетает жидкость для промывки деталей.

Рис. 2.25. Передвижная моечная машина.

1 — тележка; 2 — патрубок; 3 — сетка; 4 — ванна; 5 — полка; 6 — крышка; 7 — бензостойкий шланг; 8 — труба; 9—электронасос; 10 — бачок; 11 —перегородки отстойника.

После промывки вкладыши, зубчатые муфты, элементы системы регулирования и другие ответственные детали необходимо протереть насухо чистыми салфетками. Керосином или соляровым маслом также промывают картеры подшипников.

Особенно трудоемка очистка проточной части осевого компрессора. Частичная очистка ее производится на работающем агрегате перед остановкой в плановый ремонт путем засыпки во всасывающий тракт осевого компрессора 5—6 ведер косточковой крошки, просяной лузги или других веществ, не содержащих смол. Для этой же цели можно использовать специальный раствор – моющую жидкость марки М-1, М-2. Раствор вспрыскивается на всас осевого компрессора при прокручивании ротора ТВД от турбодетандера с частотой вращения 1500 мин-1 и работе ГТУ от дежурной горелки. При этом необходимо обязательно отглушить подачу воздуха от осевого компрессора в систему охлаждения.

После вскрытия машины полная очистка лопаточного аппарата производится 5%-ным раствором тринатрийфосфата, подогретого до 80—90°С, водяным паром или керосином. Работа эта выполняется вручную щетками и салфетками и очень трудоемка. Поэтому большое значение имеет механизация этого процесса, заключающаяся в следующем. На загрязненные лопатки, бочку и статор компрессора через специальный струйный инжектор подается маршаллитовая пульпа (1 часть маршаллита и 3 части горячей воды). Схема очистки ротора осевого компрессора показана на рис. 2.26. После очистки проточную часть осевого компрессора просушить сжатым воздухом.

Рис 2.26. Схема очистки ротора осевого компрессора.

Самая трудоемкая операция — очистка маслоохладителей и маслопроводов. При очистке маслопроводов и масляных полостей маслохолодильников применяют дихлорэтан, трихлорэтилен и тринатрийфосфат. Отдельную секцию маслопровода заглушают с одной стороны деревянной пробкой, заполняют на 2/3 объема дихлорэтаном или трихлорэтиленом и заглушают такой же деревянной пробкой с противоположной стороны. После этого секцию в течение 15—20 мин взбалтывают и затем, слив жидкость в специально отведенную для этого емкость - сборник, промывают трубу горячей водой до тех пор, пока взятая в пробирку проба при смешении с 2—3 каплями 10%-ного азотнокислого серебра не будет изменять свою окраску и прозрачность, что указывает на отсутствие растворителя. Очистка секции маслоохладителя производится аналогично. После очистки трубы и маслоохладители сушат сжатым воздухом, смазывают чистым маслом и заглушают до сборки. При использовании дихлорэтана и трихлорэтилена необходимо помнить, что они чрезвычайно ядовиты. Поэтому при работе с ними необходимо обеспечить приточно-вытяжную вентиляцию и работать в противогазах.

Промывка с использованием 5%-ного раствора тринатрийфосфата может выполняться двумя способами.

1. Промывка с полной разборкой маслосистемы. В специально изготовленную ванну (габаритные размеры ее выбираются исходя из размеров наибольшей секции), заливают 5%-ный раствор тринатрнйфосфата, температура которого должна поддерживаться в пределах 70—80°С. В эту ванну укладывают секции разобранного маслопровода и выдерживают в течение 30 минут.  После этого секции вынимают, промывают горячей водой до нейтральной реакции по фенолфталеину, и сушат сжатым воздухом. Готовые секции смазать чистым маслом и заглушить с обеих сторон до сборки. Трубные пучки маслоохладителей при этом способе очистки погружают в раствор на 6—8 ч.

2. Очистка без разборки маслосистемы. Вначале необходимо подготовить схему прокачки. Система гидродинамического регулирования при этом отключается. Очистку и промывку ее необходимо производить индивидуально с полной разборкой всех узлов и трубок. При этом применение водного раствора тринатрийфосфата нежелательно, а предпочтительно применять керосин. Вкладыши подшипников, во избежание корродирования баббитовой заливки от контакта с тринатрийфосфатом, необходимо удалить. Для подогрева раствора тринатрийфосфата смонтировать на маслобаке ТЭНы или подсоединить в систему циркуляции масла бачок — теплообменник вместимостью 0,5—1 м3 со змеевиком, через который проходит горячая вода из системы отопления.

Циркуляция моющей жидкости происходит по схеме маслобак — маслонасосы — инжекторы — маслоохладители — напорные трубопроводы — картеры подшипников турбины, редуктора, центробежного нагнетателя — сливные трубопроводы.

Сначала в течение 8—10 ч весь контур необходимо промыть горячей водой. Затем систему заполняют 5%-ным раствором тринатрийфосфата и прокачивают с подогревом всего контура до 70—80°С. Затем раствор заменяют свежим и повторяют 8-часовую прокачку. При этом сливная труба должна располагаться в маслобаке так, чтобы она была заполнена раствором на все сечение. После окончания прокачки и слива грязного раствора всю систему необходимо несколько раз промыть горячей водой до нейтральной реакции по фенолфталеину. Затем воду сливают и систему промывают чистым маслом с подключенной центрифугой. После полного удаления воды из системы использованное масло слить и направить на регенерацию.

В условиях КС применение тринатрийфосфата для промывки маслосистем предпочтительнее по сравнению с дихлорэтаном, так как он менее дефицитен, непожароопасен, способствует образованию защитной фосфатной пленки на очищенных поверхностях. Однако при гидролизе тринатрийфосфата образуется щелочь, потому при работе по промывке необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе со щелочами.

Трубки пучков маслохолодильников на водяной стороне в процессе работы покрываются отложениями карбонатов кальция, магния, толщина которых зависит от временной (карбонатной) жесткости воды. Эти отложения сильно уменьшают эффективность теплообмена, что сказывается на режиме работы  всей турбоустановки. Водяную полость очищают от отложений солей механическим и химическим путем.

Механическую очистку производят с помощью металлического прутка-шомпола со специальной насадкой — спиральным пером, приводящимся во вращение ручной пневмодрелью. В пространство между шомполом и трубкой подается вода для вымывания снятых отложений. После полного удаления накипи трубки необходимо еще раз прочистить шомполом с намотанной на конце хлопчатобумажной обмоткой. Механический способ очистки пучков маслоохладителей трудоемок и непроизводителен. К тому же не исключена возможность повреждения трубок пером при неосторожном обращении.

Более прогрессивен химический способ очистки 3%-ным раствором ингибированной соляной кислоты. Ингибитором могут быть столярный клей, уротропин, формалин, фурфурол. На 1 л раствора добавляют 2 г ингибитора. Температура раствора при очистке должна быть около 30°С. На рис. 2.27 показана установка, применяющаяся на КС для химической очистки водяной полости маслоохладителя. Установка состоит из бака вместимостью 100 л, кислотного насоса с подачей 3—5 м3/ч и напором 15— 40 м, резиновых шлангов разного диаметра. Шланги диаметром 30—40 мм используются для прокачки раствора, а диаметром 15—25 мм — для отвода выделяющихся углекислых газов.

Рис. 2.27. Схема соединений при химической очистке масляной системы.

М — маслоохладитель; Н — насос; Б — бак.

Для очистки одного маслоохладителя типа М8 при толщине отложений 0,5—1,5 мм, как показал опыт, требуется 20 л 18%-ной соляной кислоты, растворенной в 100 л воды. Раствор готовится в следующей последовательности: в баке с водой тщательно растворяется ингибитор, затем при постоянном перемешивании, заливают соляную кислоту. При недостаточном перемешивании может остаться неингибированная соляная кислота, от которой корродируют латунные трубки маслоохладителя. Химическая очистка производится в течение 20—25 мин при непрерывной циркуляции моющего раствора. Холодильник при этом должен быть отключен задвижками от водопроводов системы охлаждения. После очистки вентили на кислотных линиях закрываются и маслоохладитель в течение 2—3 мин промывают водой из системы водоснабжения. После этого схема разбирается.

Для проверки плотности очищаемого холодильника из него берут анализ масла на содержание воды до очистки. Эту проверку повторяют ежедневно в течение первой недели эксплуатации.

При работе с кислотой необходимо соблюдать правила по технике безопасности: бутыль с кислотой в обрешетке два рабочих переносят не выше 10—15 см от пола. Рабочие должны быть в спецодежде (сапоги, резиновые перчатки и фартук, защитные очки). На месте производства работ должен иметься запас кальцинированной соды (10—15 кг) для нейтрализации пролитой на пол кислоты, а также 1%-ный раствор питьевой соды для полоскания рта и нейтрализации попавшей на кожу тела или одежду кислоты.

Кислоту, попавшую на кожу или в глаза, необходимо немедленно обильно смыть прохладной водой, а затем пораженные участки промыть 1%-ным раствором питьевой соды.


3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛОМАННЫХ И  ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ

3.1.  Частичное использование изношенных деталей

Многие детали оборудования могут быть повторно использованы при ремонте посредством удаления изношенной части и замены ее вновь изготовленной.

Рис. 3.1.   Способы восстановления  деталей:   а — при   помощи   установки нового   хвостовика  на   резьбе;    б — установка   нового   хвостовика   запрессовкой   с  обваркой  места соединения; в — запрессовкой нового  хвостовика с посадкой на шпильку

Рис. 3.2. Способы восстановления деталей: а и б — исправление корпуса фрикциона и хвостовика шпинделя установкой новой части детали с последующей приваркой; в — замена изношенной шестерни с закреплением новой резьбовыми шпильками

Этот способ восстановления используют в тех случаях, когда у крупной, металлоемкой и сложной детали к моменту ремонта машины оказывается изношенной сверх допустимого лишь одна ее часть, в то время как большая часть поверхностей не имеет износа или износ их находится в допустимых пределах. Некоторые примеры применения этого способа восстановления показаны  на рис.  3.1—3.4.

Достаточно часто указанным способом восстанавливают изношенные зубчатые секторы,  ступенчатые  валы и другие детали.

Использование неизношенной части деталей особенно часто применяют при восстановлении составных блоков зубчатых колес, составных ходовых винтов.

Рис. 3.3. Способы восстановления сломанных зубьев крупных зубчатых  колес тихоходных   передач

Рис.   3.4.   Восстановление   крупных  зубчатых   колес  тихоходных  передач   вставкой секторов с креплением винтами

Повторное использование изношенных деталей практикуют в случае одностороннего износа винтов и шестерен путем их перевертывания (рис. 3.5). В нереверсивных передачах такой способ является допустимым при текущих ремонтах.

Рис. 3.5. Восстановление работоспособности шестерни перевертыванием:

1 — изношенная   деталь;  2 — перевернутая деталь; 3 — кольцо

Изношенные ходовые винты и поломанные валы соединяют со вновь изготовленной частью способами, показанными на рис. 3.6.

в)

Рис. 3.6. Способы восстановления поломанных валов: а — при помощи прессовой посадки наделываемой части и постановкой шпильки; б — при помощи прессовой посадки и обварки места соединения; в — при помощи сварки соединяемых частей

3.2.  Восстановление деталей механическим обжатием и раздачей

Некоторые детали типа втулок можно восстанавливать обжатием их под прессом при помощи матрицы и пуансона (рис. 3.7). Внутренний диаметр втулки уменьшается при этом на величину износа и припуска на обработку. Наружный диаметр втулки после обжатия наращивают металлизацией, хромированием- или наплавкой с последующей обработкой под размер.

Втулки можно также реставрировать вырезанием паза и сжатием. Уменьшение внутреннего диаметра втулки при ее сжатии дано в табл. 3.1.

Полые цилиндрические детали, у которых рабочей поверхностью является наружная (например, поршневые пальцы, некоторые конструкции толкателей двигателей внутреннего сгорания и т. п.), можно восстанавливать раздачей, продавливая на прессе через внутреннее отверстие стальные шарики.

Рис. 3.7. Восстановление втулок обжатием

3.1 Уменьшение внутреннего диаметра втулки при ее сжатии

Сжатие паза в мм

Уменьшение диаметра втулки в мм

Сжатие паза в мм

Уменьшение диаметра втулки в мм

Сжатие паза в мм

Уменьшение внутреннего диаметра в мм

Сжатие паза в мм

Уменьшение внутреннего диаметра в мм

0,5

0.159

2,5

0,796

5,0

1,59

8,0

2.54

0.8

0.255

3,0

0.96

5,5

1,75

8,5

2,7

1,0

0.320

3,5

1,11

6,0

1,9

9,0

2,86

1,2

0,38

4,0

1,27

6,5

2,1

9,5

3,02

1,5

0.48

4,5

1,43

7,0

2,2

10

3,18

2,0

0.64

7,5

2,39

3.3.  Клеевые соединения и синтетические клеи

3.3.1.  Особенности клеевых соединений

Склеивание однородных и разнородных материалов — один из прогрессивных способов получения неразъемных соединений. При ремонте оборудования склеивание применяют также для восстановления некоторых поломанных и изношенных деталей.

Склеивание как способ получения неразъемных соединений имеет следующие положительные свойства:

  •  возможность соединения разнородных материалов при весьма малой их толщине;
  •  отсутствие необходимости нарушения целостности сопрягаемых изделий сверлением отверстий;
  •  равномерное  распределение  напряжений  в  соединении.

Клеевые соединения герметичны, обеспечивают в отличие от заклепочных и болтовых соединений гладкую поверхность изделий, что способствует снижению веса конструкции.

К  недостаткам  клеевых  соединений следует  отнести:

  •  относительно низкую прочность на односторонний неравномерный отрыв (отдир);
  •  меньшую долговечность по сравнению со сварными и клепаными соединениями;
  •  невысокую теплостойкость.

Клеи на основе органических полимеров могут длительно работать только при температурах 200÷250°С и кратковременно при 300÷350°С. Теплостойкость клеев из некоторых элементоорганических и неорганических полимеров достигает 1000° С и выше, однако ввиду недостаточной их эластичности они находят ограниченное применение.

В металлических силовых конструкциях наиболее распространены клеевые соединения встык или внахлестку. Однако соединения встык в чистом виде применяют редко, так как их прочность из-за нетехнологичности склеивания резко снижается. Поэтому стыковые соединения выполняют преимущественно в сочетании с соединениями внахлестку.

В соединениях внахлестку при действии внешних усилий возникают преимущественно напряжения сдвига, но на участках, близких к периферии площади склеивания, могут появляться и напряжения растяжения в направлении, перпендикулярном плоскости склеивания, что может приводить к возникновению отдирающих усилий.

При действии растягивающих нагрузок на соединенные внахлестку элементы конструкции, максимальные напряжения растяжения возникают у границ клеевого соединения. Такое распределение деформаций наблюдается не только в клеевых, но и в заклепочных и сварных соединениях внахлестку.

Некоторые виды клеевых соединений показаны на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Виды клеевых соединений: а, з — нерекомендуемые; б, 9, е, к — удовлетворительные;   в, г, як, и, л — хорошие; м — тавровые соединения; н — соединения труб

Клеевые соединения лучше выдерживают сдвиг и хуже — неравномерный отрыв. Поэтому в случаях, когда клеевые соединения могут подвергаться неравномерному отрыву, отдиранию, следует предусматривать меры по усилению, например, можно усиливать конструкцию приклеиванием местных накладок, подкреплением заклепками или точечной сваркой. При изготовлении конструкции из тонких металлических листов целесообразно для усиления конструкции механически скреплять края склеиваемых деталей заклепками или точечной сваркой.

При расчете прочности клеевых соединений необходимо учитывать, что на прочность склеивания влияют природа металла, характер предварительной обработки поверхности, нарушения заданного режима склеивания, колебания в прочностных свойствах клея, характер напряжения, условия эксплуатации и другие факторы. При использовании одного и того же клея прочность клеевых соединений черных металлов выше, чем клеевых соединений алюминиевых и медных сплавов.

3.3.2. Характеристики клеев и области их применения.

Клеи получают на основе веществ природного происхождения (казеиновый, мездровый, шеллачный и др.) и синтетических материалов.

Синтетические клеи представляют собой обычно композиционную систему, состоящую из связующего, растворителя, наполнителя, пластификатора и катализатора или отвердителя.

Связующее обладает клеящими свойствами и обеспечивает прочность соединения.

Растворители регулируют вязкость клея.

Наполнители (металлические порошки, окислы металлов, волокнистые материалы) вводят в клеевую композицию для увеличения прочности, уменьшения усадки и коэффициента термического расширения, а также для регулирования вязкости клея.

Пластификаторы понижают хрупкость клеевой пленки.

Катализаторы  или  отвердители  ускоряют  реакцию  отвердения  клея.

Клеи для силовых конструкций (конструкционные клеи). Клеи БФ-2 и БФ-4 (ГОСТ 12172—66) широко применяют в машиностроении. Они представляют собой спиртовые растворы фенолоформальдегидной смолы, совмещенной с поливинилбутиралем.

При помощи этих клеев могут быть склеены металлы, пластмассы (в том числе органическое стекло), керамика, дерево, фанера, фибра, эбонит, бумага и другие материалы. Для склеивания термопластов рекомендуется применять клей БФ-4.

Склеенные клеями БФ-2 и БФ-4 металлические плиты могут подвергаться механической обработке без нарушения клеевых швов. Клеевые соединения устойчивы к перепадам температур от —60 до +600 С. Прочность клеевых соединений на клеях БФ-2 и БФ-4 зависит от температуры отвердения. Температура отвердения 160—175° С обеспечивает максимальную прочность, выше 175° С прочность резко падает.

Для улучшения технологических свойств клея БФ-2 и БФ-4 разработана клеевая пленка, представляющая собой капроновое полотно (размер ячейки 0,5x0,5 мм), пропитанное клеем БФ-4 (пленка НИАТ-I) или БФ-2. Армированная клеевая пленка клея БФ-2 имеет на 30—50% более высокие показатели прочности, чем клей БФ-2. Для изготовления армированной клеевой пленки не требуется специального оборудования. Срок хранения такой пленки достаточно велик.

Клей БФ-2 применяют при необходимости получения большей теплостойкости шва, а БФ-4 — при большей его эластичности. Клеевые соединения на клеях БФ-2 и БФ-4 обладают удовлетворительной водостойкостью, устойчивы при воздействии минеральных масел и бензина. Они обладают удовлетворительными диэлектрическими свойствами.

Клей ВК-32-200 на основе фенолформальдегидной смолы (лак ИФ по ТУ 35-ЭП-255-64) и акрилонитрального каучука с отвердителем (продукт № 3 — по ТУ № 252—61) применяют для склеивания однородных (металлы и пластмассы) и разнородных материалов (металлов с пластмассами). Прочность клеевых соединений: предел прочности при сдвиге для стали составляет 200 кГ/см2, при температуре 200° С — до 90 кГ/см2.

Ценным свойством клея ВК-32-200 является эластичность. Клеевые соединения, выполненные на этом клее, устойчивы к действию высоких температур от —60 до +200° С, воды, керосина, минерального масла, бензина, тропического климата (относительная влажность 98%, температура 50° С). Клей устойчив к действию микроорганизмов (грибостоек) и не вызывает коррозии цветных и черных металлов.

Клеи ВС-10Т и ВС-350 предназначены для склеивания металлов (стали, дуралюмина) и теплостойких неметаллических материалов (стеклотекстолит), а также для приклеивания их к металлам. Они достаточно водостойки. Масло, керосин, бензин практически не влияют на свойства клеевых соединений.

Клей ВС-10Т на основе фенолформальдегидной смолы, полиацеталя и алкоксисилана в органических растворителях (ТУ УХП285-62) используют для наклеивания фрикционных накладок к тормозным колодкам. Клеевые соединения накладок со сталью на этом клее обладают прочностью, близкой к прочности фрикционного материала. Клей ВС-10Т хорошо заполняет все неплотности в клеевом соединении, но мало эластичен, поэтому его рекомендуется применять для соединений, не работающих на неравномерный отрыв. Предел прочности при сдвиге соединений сталь — сталь на клее ВС-10Т составляет 180 кГ/см2 при 20° С и 60—70 кГ/смг при 300° С.

Клеевые соединения на клее ВС-10Т выдерживают нагревание при 200° С в течение длительного времени (200 ч) и кратковременное (5 ч) при 300° С.

Клей ВС-350 отличается от клея ВС-10Т тем, что содержит фенолоформальдегиднофурфурольную смолу (МРТУ-6-05-1216-69). Соединения имеют прочность при сдвиге, близкую к прочности клеевых соединений на клее ВС-10Т, но обладают значительно большей прочностью при равномерном отрыве и более высокой длительной прочностью при повышенных температурах.

Клеевые соединения на этом клее выдерживают нагревание при 200° С (200 ч) и кратковременно (5 ч) при 350° С, предел прочности при сдвиге 60 кГ/см2.

Клеи на основе эпоксидных смол отвердевают с небольшими усадками при комнатной и при повышенных температурах, без выделения побочных веществ.

Клеевые композиции на основе эпоксидных смол обладают хорошими физико-механическими свойствами и адгезией к различным материалам, а также высокими диэлектрическими показателями. Они стойки к минеральным маслам, бензину, керосину и другим органическим растворителям, а также к действию разбавленных кислот и щелочей. Водостойкость клеевых соединений на клеях, отверждаемых аминами (полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин и др.), при склеивании металлов удовлетворительная, а при соединении древесины с металлом — низкая. Клеевые композиции без пластификатора имеют более высокую прочность и теплостойкость, но более хрупкие.

Клеи горячего отверждения отличаются более высокой прочностью и теплостойкостью. Рекомендуется, если позволяют габариты и материал, изделия, склеенные клеями холодного отверждения, дополнительно прогревать до температуры 70—200° С.

Сила сцепления (адгезия) эпоксидных клеев холодного отверждения с большинством металлических поверхностей значительно ниже сил когезии самого клея. Этим объясняется то, что отрыв, как правило, происходит от одной из поверхностей склеивания, что зачастую объясняют нарушением технологии, недостаточной толщиной клеевой пленки и т. д. Иногда это можно устранить предварительным нанесением на одну или обе склеиваемые поверхности тонкого слоя клея (того же или другого состава) с последующим отверждением, после чего следует склеить клеем холодного отвердения по принятому режиму.

За последние годы синтезировано и выпускается большое количество эпоксидных смол, позволяющих изготовлять клеи различного назначения.

Эпоксидными клеями склеивают изделия из однородных и разнородных металлов (к олову и облуженной поверхности адгезия эпоксидных клеев низкая), пластмасс, фарфора, стекла и других материалов. Эпоксидные клеи используют для контровки болтов, заделки пороков литья, их применяют в клеесварных, клеезаклепочных и клеерезьбовых соединениях.

Примерными клеевыми композициями холодного отверждения на основе эпоксидных смол являются следующие:

1. Эпоксидная смола ЭД-5 или ЭД-6 (ГОСТ 10587—63) 100 вес. ч.; пластификатор — дибутилфталат (ГОСТ 8728—68) 10—15 вес. ч.; наполнитель (порт-индский цемент марки 400, металлические порошки и др.) — от 40 до 100 вес. ч.; отвердитель — полиэтиленполиамин (СТУ-49-2529-62) 12—14 вес. ч. или гексаметилендиамин (СТУ 12-10242-63) 8—10 вес. ч. (или кубовый остаток гексаметилендиамина по ТУ 6-01-92-66).

2. Эпоксидная смола ЭД-5 или ЭД-6  100 вес. ч.; эпоксидная алифатическая смола ДЭГ-1 (МРТУ-6-05-1223-69) 30 вес. ч.; полиэтиленполиамин 18 вес. ч.

Примерными клеевыми композициями горячего отверждения на основе эпоксидных смол являются следующие:

1. Эпоксидная смола марки ЭД-6 или ЭД-5 100 вес. ч.; отвердитель — три-этаноламин (СТУ 12-10-126-61) 10 вес. ч.; классификатор — дибутилфталат 10 вес. ч.

2. Эпоксидная смола ЭД-5 или ЭД-6 100 вес. ч.; продукт № 254 (ВТУП-176-69) 20—22 вес. ч.; наполнитель 3—60 вес. ч.

3. Эпоксидная смола 100 вес. ч.; малеиновый ангидрид (ГОСТ 5854—68) 30 вес. ч.

Эпоксидные клеи горячего отверждения выпускают в виде прутков (эпоксид ПP) и в виде порошков (эпоксид П). Они представляют собой системы на основе твердой эпоксидной смолы Э-41 с отвердителем. Эти клеи предназначены для склеивания металлов (стали, дуралюмина, магния) между собой и со стеклотекстолитами, стеклом, фарфором, пластмассами, деревом и другими материалами. Клеи не токсичны, а клеевые соединения устойчивы к длительному воздействию повышенных (100° С в течение 500 ч) и переменных (от —60 до +100° С) температур, воды, бензина, керосина, масла и ацетона. В тропических условиях прочность клеевых соединений понижается на 10—30% в течение года. Клеи грибостойки и не вызывают коррозии металлов.

Предел прочности при сдвиге σсд соединений на клее эпоксид ПР для стали 30ХГСА составляет:

Температура в оС .......................      20        60        —60

σсд в кГ/смг  .................................     342       355        312

Для дуралюмина,   анодированного  при 20° С,  σсд = 123  кГ/см2.

Для повышения теплостойкости эпоксидные смолы модифицируют элементоорганическими соединениями.

Представителем таких клеевых композиций является клей ВК-1. Клеевые соединения на клее ВК-1 выдерживают длительное (300 ч) нагревание до 150° С, устойчивы к переменным температурам (от —60 до +150 0С) и обладают длительной прочностью.

Клей ВК-1 применяют для клеевых, клеесварных, клеезаклепочных и клее-резьбовых соединений из стали, дуралюмина, титановых сплавов.

Прочность клеесварных соединений более чем в 3 раза превышает прочность сварных швов при 20° С и почти в 2 раза — при 150° С.

Предел прочности при сдвиге клеевых соединений стали при 20° С σсд = 210 кГ/см2.

Модификация эпоксидных смол алифатическими эпоксидными смолами (например, ДЭГ-1) или жидкими полисульфидными полимерами (тиоколы) позволяет получать клеи повышенной эластичности, которые пригодны для склеивания металлов, а также для приклеивания к металлам стеклотекстолитов, тканей и других неметаллических материалов.

Клей 88 и 88Н (МРТУ 38-5-880-66) служит для приклеивания вулканизованных резин к металлам, стеклу и другим материалам, а также для крепления к металлам некоторых теплоизоляционных материалов без последующей вулканизации. Клей 88 представляет собой растворы резиновой смеси на основе севанитового каучука и бутилфенолформальдегидной смолы марки 101 в смеси этил-ацетата и бензина «Галоша» в отношении 2 : 1, а клей 88Н вместо севанитового каучука содержит наиритовый каучук. Предел прочности при сдвиге клеевого соединения сталь — сталь 25 кГ/см2. Термообработка клеевого шва при 90° С в течение нескольких часов дает более высокие показатели прочности, чем выдержка при комнатной температуре.

Вулканизованная клеевая пленка стойка к воде, но не стойка к минеральным маслам, керосину, бензину. Она склонна к старению. Для крепления резины к металлу, дереву, бетону и другим материалам без нагрева и давления предназначен самовулканизующийся клей 78-БЦС (ТУ 38-5-227-68). Благодаря теплостойкости (до 100° С) и водостойкости клеевого соединения клей может быть рекомендован для изделий, эксплуатируемых в условиях жаркого и тропического климата. Клей 78-БЦС обладает высокими адгезионными свойствами ко многим резинам и тиоколовым герметикам, увеличивает долговечность и надежность резино-металлических конструкций.

Кроме того, клей 78-БЦС позволяет получить пленку оптически прозрачную.

Перед нанесением клея склеиваемые поверхности обезжиривают бензином и просушивают. Время, необходимое для достижения оптимальной прочности клеевого соединения, колеблется от нескольких часов до суток, в зависимости от склеиваемых резин, температуры и относительной влажности воздуха. Нагревание или термообработка ускоряют процесс вулканизации клея и повышают прочность шва.

Клей лейконат (ТУ МХП 284-62) служит для склеивания невулканизованной резины с металлами (с последующей вулканизацией). Вулканизованная клеевая пленка обладает стойкостью к керосину, бензину и минеральным маслам, грибо-стойка, морозостойка до —40° С, кратковременно работает при 150° С.

Клей ЛН представляет собой смесь растворов клея лейконата и 16—20%-ного раствора наирита (полихлоропреновый каучук) в дихлорэтане, взятых в соотношении   1 : 3. Этим клеем склеивают холодным способом (при 20—30° С) и при температуре 70° С следующие материалы: бессернистые и обычные резины, войлок, кожу с металлами, деревом, керамикой, а также все указанные материалы между собой, полистирол,  органическое стекло с металлами, полиамиды, лакоткани, пленки целлофана,  поливинилхлоридный пластикат.

Прочность склеивания 8—25 кГ/см2 и практически не изменяется в течение 4—5 лет эксплуатации в различных атмосферных условиях. Клеевой шов теплостоек (до 130° С) и морозостоек (до —60° С), устойчив к маслам, влаге, обладает эластичностью, грибостойкостью и не горит.

Термопреновый клей (ТУ 351-Н) применяют для склеивания невулканизованных резин, резины с металлом. Теплостойкость клея до 50° С. Вулканизованное клеевое соединение не стойко к минеральным маслам. При склеивании резины со сталью предел прочности при сдвиге 4—5 кГ/см2.

Клей наиритовтлй 4АН (СТУ 30-12193-61) применяют для склеивания вулканизованных резин и резино-тканевых материалов без последующей вулканизации. Клей пригоден также для склеивания этих материалов в невулканизованном состоянии с последующей вулканизацией.

Клеевая пленка после вулканизации стойка к маслам, но недостаточно устойчива к керосину и не стойка к бензину.

Для крепления к металлам вулканизованных резин на основе различных типов силоксановых каучуков может быть использован клей КТ-30 (ВТУ-П-63-64), представляющий собой 80—90%-ный раствор кремнийорганической смолы в бензоле или толуоле. Клей обеспечивает надежное крепление в интервале температур от —60 до +300° С, выдерживает длительное старение при температуре 200— 250° С, стоек к воздействию влаги.

Прочность крепления вулканизованной резины ИРП-126в к стали 30ХГСА при испытании в нормальных условиях 15—20 кГ/см2, а при 200° С—6—10 кГ/см2.

При склеивании поверхность резины освежают бензином «Галоша», а поверхность металла обрабатывают металлическим песком пли наждачной бумагой № 24—36, а затем обезжиривают бензином «Галоша». Обезжиривание производят за 10—15 мин до склеивания.

Клей БФ-6 (ГОСТ 12172—66) служит для склеивания тканей, а также для приклеивания тканей и пластмасс к металлам.

Склеивание органического стекла до последнего времени производится растворами полиметилметакрилата в органических растворителях. Одним из таких является 2—5%-ный раствор органического стекла в дихлорэтане. Недостатком этих клеев является образование трещин («серебра») на поверхности склеенного органического стекла. Для предотвращения вредного действия паров органических растворителей (дихлорэтана) рекомендуется производить местный отсос паров.

К клеям, длительно не вызывающим появление «серебра», при склеивании органического стекла, относится клей ВК-32-70а на основе полиэфиракрилатов. Этот клей не содержит растворителей и компонентов, разрушающих органическое стекло и другие термопласты. Клей не токсичен. Толщина клеевой пленки 0,01—0,75 мм не влияет на прочность.

Клеевые соединения органического стекла на клее ВК-32-70а обладают хорошими показателями прочности при скалывании, растяжении и отрыве в интервале температур от —60 до +60° С. Продолжительное действие на клеевые соединения повышенных (80° С) и переменных температур, а также воды и атмосферных условий не снижает прочности склеивания.

Для склеивания поливинилхлоридных пластиков используют различного состава клеевые композиции. Чаще всего применяют 10—20%-ные растворы перхлорвиниловой смолы (ТУ МХП № 4274-54) в дихлорэтане. Поливинилхлорид с металлом соединяют клеями ПФЭД и ПЭД.

Клей ПФЭД содержит эпоксидную смолу марки ЭД-5 (100 вес. ч.), поливинилхлорид ПФ-4 (3 вес. ч.), диоктилфталат (3 вес. ч.), циклогексанон (55 вес. ч.), толуол (34 вес. ч.) и полиэтиленоролиамин (15 вес. ч.).

Клей ПЭД содержит эпоксидную смолу ЭД-5 (100 вес. ч.), перхлорвиниловую смолу (20 вес. ч.), циклогексанон (10 вес. ч.), метиленхлорид (90 вес. ч.) и полиэтиленполиамин (15 вес. ч.).

Для склеивания винипласта может быть использована клеевая композиция, в состав которой входит перхлорвиниловая смола (40 вес. ч.), стирол (60 вес. ч.) и перекись бензоила (4 вес. ч.). Перекись бензоила вводят в композицию перед склеиванием.

Перхлорвиниловыми клеями склеивают кожу и резину. В состав этих клеев входит перхлорвиниловая смола (20,4 вес. ч.), этилацетат (32,5 вес. ч.), бутил-ацетат (14,4 вес. ч.), дибутилфталат (7,2 вес. ч.), бензин (18,1 вес. ч.) и перекись бензоила (7,4 вес. ч.).

Нитроцеллюлозный клей АК-20 используют при склеивании ткани, кожи, картона и дерева.

Для склеивания пленочных материалов на нитрооснове используют клеи следующих составов:

1) ацетон (75 мл),  амилацетат (25 мл),  колоксилин (5 мл);

2) этилацетат (75 мл), бутилацетат (25 мл).

Для склеивания пленок на триацетатной основе применяют клеи следующих составов:

1) хлороформ (85 мл), этиловый спирт-ректификат (15 мл), триацетатная пленка (1 г);

2) хлороформ (75 мл), этиленхлоргидрон (25 мл), диметилфталат и дибутилфталат (4 мл).

Клей на хлороформе ядовит и при массовой склейке необходимо выполнять работы под вытяжкой.

Прочные соединения пленочных материалов получаются при применении диоксансодержащих клеев следующих составов:

для триацетатных пленок:

диоксан (50 мл), ацетон (50 мл), триацетатная пленка (1 г);

для пленок на нитроцеллюлозной основе:

диоксан (20 мл), метилацетат (80 мл), нитропленку  (2 г).

Универсальный клей для склеивания пленочных материалов на нитроцеллюлозной, триацетатной и диацетатной основе содержит в своем составе этилен-хлоргидрин (75 мл), ацетон (25 мл), нитроцеллюлозную пленку (1 г).

Липкие пленки. Основное свойство — длительное время не теряют липкости, легко прилипают к различным материалам.

Такие пленки используют:

-при окраске деталей для защиты мест, не подлежащих покрытию;

-для  крепления деталей при  операциях сборки и обработки;

-при временной герметизации узлов, а также тары, например контейнеров для транспортировки изделий;

-для  предохранения  деталей  от  повреждений  при  транспортировке.

Промышленность выпускает полиэтиленовые пленки (СТУ 30-14384-65) и полихлорвиниловые ленты (СТУ 30-12328-62) с липким слоем. Последний состоит из полиизобутилена с различным молекулярным весом.

Для склеивания оптических деталей из силикатного стекла может быть использован клей, в состав которого входит метилметакрилат (45 мл), бутилметокрилат (135 мл) в ксилоле (75 мл). Инициатором служит перекись бензоила (3,2 г).

3.3.3 Технология склеивания

Технология склеивания включает подготовку поверхностей, приготовление клеевых композиций, нанесение их на склеиваемые поверхности, открытую выдержку, сборку и выдержку под давлением при определенной температуре.

Технология склеивания должна обеспечить полное удаление из клеевой пленки растворителя, предупреждать усадку, а также способствовать получению небольшой толщины клеевой пленки во избежание появления внутренних напряжений. Клеи следует наносить на поверхности простым и удобным способом, тщательно заполнять зазоры между склеиваемыми поверхностями (без непроклеев).

При склеивании следует учитывать следующее.

Для достижения хорошего склеивания необходимо тщательно очищать склеиваемые поверхности от механических и жировых загрязнений путем обезжиривания растворителями или другими способами (например, химической обработкой). Наличие растворителя в клеевом слое способствует образованию пористого соединения с пониженной прочностью.

Быстрое удаление растворителя при открытой выдержке клеевого слоя на поверхности изделия способствует образованию твердой корки, мешающей дальнейшему удалению растворителя из клеевого слоя. Для предупреждения этого необходимо подбирать растворитель с равномерной кривой испарения и устанавливать оптимальные режимы открытой выдержки.

При отверждении клеевой пленки возникает усадка, которая понижает прочность клеевого соединения. Усадка клеевой пленки может быть уменьшена введением пластификатора и наполнителя.

Наполнитель позволяет менее точно предварительно подгонять склеиваемые поверхности, снижает разницу в коэффициентах линейного расширения склеиваемых материалов, регулирует прочность на удар. Такие наполнители как металлы или их окислы повышают теплопроводность клеевых соединений, а также придают клею способность проводить ток (серебро, никель, медь и др.). Из неметаллических наполнителей используют цемент, кварцевую муку, молотое стекло, фарфор.

При склеивании металлов следует избегать сильно шероховатых поверхностей. В углубления шероховатой поверхности могут попасть пузырьки воздуха, что приведет к возникновению внутренних напряжений.

При нарушении технологических режимов склеивания или применения некачественных клеев возможно понижение прочности клеевого соединения, образование пустот или утолщенной клеевой прослойки. Прочность клеевого соединения понижается при склеивании деталей с замасленной, лакированной поверхностью или вследствие недостаточной их выдержки под давлением и при неправильном температурном режиме.

Во избежание образования непроклеенных мест (пустот) требуется тщательная подгонка склеиваемых поверхностей. В тех случаях, когда клеи плохо заполняют неплотности, требуется пригонка склеиваемых поверхностей с зазором не более 0,05 мм.

При соединении деталей с недостаточно тщательной подгонкой поверхностей следует применять клеи, не содержащие растворителей, обладающих хорошей зазорозаполняемостью, и способные отвердевать без выделения летучих веществ.

Для большинства клеев толщина клеевого слоя 0,05—0,25 мм. Применение клеевых швов толщиной выше 0,5 мм приводит к значительному падению механической прочности склеивания.

Технологические режимы склеивания различных материалов конструкционными и неконструкционными клеями приведены в табл. 3.2 и 3.3.

3.3.4. Техника безопасности при работе с клеями.

Процессы склеивания синтетическими клеями связаны с применением органических растворителей, различных токсичных отвердителей и смол, поэтому при работе с ними следует соблюдать специальные меры по технике безопасности.

К работам, связанным с органическими растворителями и клеями, допускают лиц, прошедших медицинский осмотр и инструктаж по технике безопасности и производственной санитарии. Работающие с клеями должны периодически проходить медицинские осмотры.

При работе с органическими растворителями и клеевыми композициями следует соблюдать следующие меры предосторожности:

1. Склеивание выполнять в специально отведенных помещениях, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией.

Все операции, связанные с приготовлением, разогревом, перемешиванием клея, производят в вытяжных шкафах или на столах, имеющих местные отсосы.

2. Рабочие, связанные с приготовлением клея, процессом склеивания, обезжириванием, должны работать в перчатках.

3. При работе с перекисью бензоила, с органическими растворителями (дихлорэтан, бензин, ацетон, этилацетат) и другими легковоспламеняющимися веществами необходимо соблюдать правила пожарной безопасности.

4. Растворители и компоненты клеевых композиций хранить только в закрытой таре.

5. После окончания склеивания следует немедленно промыть сосуд, в котором находился клей.

6. После конца рабочего дня рабочие, занятые на операциях склейки, должны тщательно вымыть руки горячей водой.

Для защиты рук от попадания на кожу токсичных веществ полезно пользоваться специальными пастами. В качестве пасты может быть использован следующий состав (в %): казеин 19,7; спирт этиловый 58,7; глицерин 19,7; аммиак (25%-ный) 1,9.


3.2  Технологические режимы склеивания различных материалов конструкционными клеями

Клей

Расход клея на каждый из двух слоев в г/м2

Количество слоев при склеивании

Время в мин и температура в    оС (в скобках)

открытой выдержки после нанесения клея

Минимальное удельное

Давление в кГ/см2

Температура    склеивания в °С

Выдержка под давлением при склеивании в ч

Металлов

Металлов с неметаллическими

материалами

Металлов

Металлов с неметаллическими

материалами

Неметаллических

материалов

Металлов

Металлов с неметаллическими

материалами

Неметаллических

материалов

Первого слоя

Последующего

слоя

БФ-2

БФ-4

150-200

2

3

40-60

(15-20)

и 15-20

(50-60)

60-70

(15-25)

5,0-20,0

160-170

120-170

70—120

70—120

1,0—1,5

3—4

3-4

ВК-32-200

150—250

2

30 (20-25)

60 (20-30)

60 (25-30)

30 (20) 90 (65)

60 (20-30)

60 (20-30)

6—20

180

180

180

1—2*

1—2*

1—2*

ВС-10Т

ВС-350

150—200

1-2

0,6—3,0

2*

2*

2*

200

200

Эпоксидные клеи холодного    отверждения

200—250

1

1

0,2

20—30

20—30

20—30

24

24

24

Эпоксидный      клей, модифици-рованный смолой ДЭГ-1, холодного  отверждения

200—400

20—30 100

20—30

80—100

20—30 80—100

24

6

24

6—10

24

6—10

Эпоксидный клей горячего отверждения триэтанолами-ном

150—200

120-140

110-140

70—120

6—7

7-10

7—10

*  Охлаждение под давлением.

Продолжение табл. 3.2

Клей

Расход клея на каждый из двух слоев в г/м2

Количество слоев при склеивании

Время в мин и температура в    оС (в скобках)

открытой выдержки после нанесения клея

Минимальное удельное

Давление в кГ/см2

Температура    склеивания в °С

Выдержка под давлением при склеивании в ч

Металлов

Металлов с неметаллическими

материалами

Металлов

Металлов с неметаллическими

материалами

Неметаллических

материалов

Металлов

Металлов с неметаллическими

материалами

Неметаллических

материалов

Первого слоя

Последующего

слоя

Эпоксидный клей горячего отверждения малеиновым    ангидридом

150—200

1

1

0,5—3,0

120

120

4—6

6—8

6—8

Эпоксидный клей горячего отверждения продуктом № 254

100—150

0,2

150

100

100

3

10—12

10-12

Эпоксидный клей горячего отверждеаия полиэтиленполи-амином

150—200

0,2—0,5

150

120—130

0,5

0,5

1—2

Эпоксид ПР

Эпоксид П

0.5-3,0

120 или

150

120 или 150

120

10 или 5

10 или 5

10

BK-I

-

60 (80)

-

0,5—1,0

150 или 100

-

-

1 или 5

-

-

К-153

200—250

1

1,5—2,0

20 80

20 80

20 80

18 6

18 6

18 6

Карбинольный

2,0

20—30

20—30

20—30

48

48

≥48

ПФЭ-2/10

МПФ-1

150— 200

2

3

40 (20)

40 (20) 15 (50—60)

40 (25—30)

40 (20) 15 (50—60) 15 (80-90)

2,0—5,0

1-5,0

150

155 ± 5

125-130 

110-130

100—120 100—120

5-6

2,0

9-10

5,6

15—20 9—10

3.3.  Технологические    режимы склеивания различных материалов клеями несилового назначения

Клей

Нанесение клея

Расход клея на

каждый  слой

в г/м2

Количество слоев при склеивании

Время в мин и температура   а °С (в скобках)

открытой выдержки после   нанесения клея

Минимальное удельное

Давление в кГ/см2

Температура склеивания  в °С

Выдержка под давле-нием при склеивании в ч

Металлов с неметаллическими

материалами

Неметаллических

материалов

Металлов с неметаллическими

материалами

Неметаллических

материалов

Металлов с неметаллическими

материалами

Неметаллических

материалов

первого слоя

последующего слоя

ФР-12

К-17

Двустороннее

350-400

250—400

-

2

1

-

10

-

-

2,5—3

3—5

-

-

18-20

20-35

-

-

24

6/24

88,88Н

78-БЦС

Лейконат

Термопреновый

100—150

2

2

2

3

2

3—5

(15—30)

5—10

10—30

(30—45) и 60 (150)

10—15 (20-30)

5—6 (15-30)

0.2

18-25 или 90

18-25 или 90

24 5—6

24 5—6

1,5-5,0

Прикатка роликом

18—30

18-30

24

24

10—30 (30—45)

В струбцинах

Вулканизация в прессе

1,0

1,0

25—30 (20-30)

1,0

20-30

20—30

24

24

4АН

120-200

2

5-8 (20—30)

5—8 (20—30)

0,5

-

15-30

-

24

БФ-6

150-200

2

15-20

15—20

2,0

120—130

100—130

1,5—2

10—15 *

Полиметилметакрилат в дихлорэтане

60—100

-

3-5

-

2—3**

-

-

-

24

ВК-32-70а

100—150

3—5

3

0,1-0,5

60—65 или 20

.

4

72

*Для тканей под горячим утюгом.

** При толщине материала4мм — 2-3 кГ/см2, для материалов толщиной менее 4 мм. — 0,5-1,5 кГ/см2

Продолжение табл. 3.3

Клей

Нанесение клея

Расход клея на каждый слой в г/м2

Количество слоев при склеивании

Время в мин и температура в °С (в скобках) открытой выдержки после   нанесения клея

Минимальное удельное давление в кГ/см2

Температура склеивания в оС

Выдержка под давлением при склеивании   в ч

металлов с неметаллически-ми материалами

неметаллических материалов

металлов с неметаллически-ми материалами

неметаллических материалов

металлов с неметаллически-ми материалами

неметаллических материалов

первого слоя

последующего слоя

Перхлорвиниловый на дихлорэтане

ПФЭД

ПЭД

Перхлорвиниловый со стиролом

Перхлорвиниловый на смеси растворителей

Нитроцеллюлозный АК-20

Лейконат   + 16—20%-ный    раствор   наирита в дихлорэтане (1 : 3)

Раствор    кремнийоргани-ческой     смолы (80—90%)  в  бензоле или   толуоле   КТ-30

Одностороннее

75—100

1

1

-

-

-

-

40

-

30—60

5-10

-

-

-

-

40

1—2

3-10

-

0,5

0,5—3

0,5—3

0,5—2,0

3—4,5

0,5

0,5—3,0

0,2-0,3

120—130*

18-25

24

24

Двустороннее

100—120

75—100

18—25

4

1

4—5

48

7

48—60

2

4

2

1

-

-

48

7

48—60

180—200

150-200

180—200

-

2

1

-

20—30

70

18—25

15—20

18—25

* Металл нагревают с тыльной стороны

Примечание.   Для клея К-17   время   выдержки   указано   в числителе — под  давлением,   в знаменателе — после снятия давления.


3.4.  Нанесение покрытий газотермическим напылением

Согласно ГОСТу 11966—66 к газотермическим покрытиям относят покрытия, наносимые способами, основанными на нагреве материала покрытия до жидкого или пластического состояния и распыления его газовой струей. Распыленные частицы обладают большой скоростью (100—150 м/сек) и при ударе о поверхность деформируются, сцепляются с ней и образуют слой покрытия.

Газотермические покрытия наносят с помощью специальной аппаратуры, использующей для плавления материала покрытия газовое пламя или  энергию электрического тока (электрическую дугу, низкотемпературную плазму).

Классификация существующей аппаратуры приведена на рис. 3.9. С ее помощью возможно нанесение покрытий из различных по своей природе, составу и свойствам материалов, в том числе таких, нанесение которых другими способами вообще невозможно (рис. 3.10).

Рис. 3.9.  Классификация аппаратуры для напыления покрытий

Рис.  3.10. Классификация материалов для напыления покрытий

Газотермические покрытия применяют для восстановления геометрических размеров изношенных деталей, повышения их износостойкости, улучшения антифрикционных свойств, защиты от коррозии, придания поверхности жаростойкости, электропроводности, диэлектрических свойств и других целей.

Наиболее широко применяют покрытия из металлов, керамики и металлокерамических наплавочных твердых сплавов. Достоинства изотермического напыления:

-отсутствие в процессе напыления большого нагрева  поверхности;

-возможность нанесения покрытий не только на металлы, но и на многие неметаллические материалы: пластмассы, керамику, дерево;

-возможность получения многослойных покрытий из разных материалов и различной толщины;

-несложность требуемого оборудования и простота технологического процесса нанесения покрытий.

К существенным недостаткам этого способа получения покрытий относится их невысокая механическая прочность, пористость и относительно слабое сцепление покрытий с основанием.

Аппаратура для нанесения покрытий отечественных конструкций приведена в табл. 5, а технические характеристики основных типов аппаратов — в табл. 3.4—3.8.

Рис.  3.11. Газопламенные аппараты   для напыления покрытий: а – ГИМ-2, б- МГИ-2; в — МГИ-5, г — МГП-3, а — УПН-4; е — УПН-6; ж — УПН-8

3.4. Аппаратура для нанесения покрытий газотермическим напылением

Аппарат

Назначение

Исходный материал для напыления

Способ плавления напыляемого материала

Основные характеристики конструкции

Газопламенные аппараты

МГИ-1 •

Для всех видов работ по металлизации вручную и легких работ на станках. Удобен для еталлочных работ, внутри сосудов

Проволока

Ø1,5 ÷ 3,0 мм

Пламя из смеси кислорода с горючим газом (ацетиленом, пропан-бутаном и др.)

Аппарат инжекторного типа.     Привод механизма  подачи от встроенного в рукоятку аппарата воздушно-ротационного двигателя. Регулирование скорости отдачи в пределах 0,7÷6,0 м/мин

МГИ-2 (рис. 11, б)

Для всех видов работ по металлизации вручную и легких работ на станках. Удобен для еталлочных работ, внутри сосудов

Проволока Ø 1,5÷ 2,5 мм

Пламя из смеси кислорода с горючим газом (ацетиленом, пропан-бутаном и др.)

Распылительная головка по принципу внутрисоплового смешения.  Привод от воздушной турбины. Кратность регулирования 1 ÷ 7,5   м/мин. Путем замены съемных деталей переводится на работу с повышенной производительностью (вариант МГИ-3)

МГИ-5 (рис. 11, в)

Высокопроизводительная металлизация крупногабаритных деталей, труб, профильного проката и массовых изделий в условиях механизации

Проволока

Ø 5 ÷ 6 мм

Пламя смеси кислорода с пропан-бутаном

Аппарат стационарного типа   комплектуется тележкой с блоками газопитания и управ-ления. Зажигание смеси, пуск и остановка посредством кнопочных устройств. Электропи-ание установки от однофазной сети переменного тока 220 в

МГП-3 (рис. 11, г)

Напыление покрытий   из особо тугоплавких металлов Mo, Ti, Nb и др., а также из керамических материалов

Металлические прутки или керамические стержни (штапики) Ø 3 мм

Кислородно-ацетиленовое пламя

Привод механизма подачи от встроенного в рукоятку воздушно-ротационного двигателя. Скорость  подачи 0,1÷ 0.85 м/мин

УПН-4* (рис. 11, в)

Нанесение покрытий из пластмасс и металлов с температурой плавления не свыше 500° С

Порошки с размерами частиц 0,15÷0,25 мм

Пламя газовой смеси ацетилена с воздухом и кислородом

Установка состоит из распылительной горелки и бачка для порошка, расположенного на стойке со щитом с приборами для  регулирования. Комплектуется горелками для нанесения пластмасс (ГЛН-4) и металлов (ГТН-4);

Продолжение табл. 3.4

Аппарат

Назначение

Исходный материал для напыления

Способ плавления напыляемого материала

Основные характеристики конструкции

УПН-6 (рис. 11, е)

Нанесение покрытий только из пластмасс

Порошки с размерами   частиц 0,15 ÷ 0,25 мм

Воздушно-ацетиленовое пламя

Распылительная горелка та же, что для УПН-4. Порошковый   бачок упрощенного типа имеет малый вес и размеры

УПН-8 (рис.11, ж)

Нанесение покрытий из самофлюсующихся сплавов (с последующим оплавлением) и окиси алюминия

Порошки типа СНГН и ПГ-ХН80СР, окись алюминия марки ГО

Кислородно-ацетиленовое пламя

Установка комплектуется   порошковым бачком-питателем и горелками: для напыления покрытий и последующего его оплавления

Газоэлектрические аппараты

ЭМ-ЗА* (рис.12, а)

Для всех видов работ по металлизации вручную и легких работ на станках

Проволока

Ø 1 ÷ 2 мм

Электрическая дуга, возбуждаемая между двумя проволочными электродами

Конструкция привода   механизма подачи проволоки аналогична аппарату МГИ-2

ЭМ-9* (рис.12, б)

То же

Проволока

Ø 1,2÷2,0 мм

То же

Конструкция привода механизма подачи проволоки аналогична аппарату МГИ-1

ЭМ-10 (рис.12, в)

То же

Проволока Ø 1÷2,0 мм

То же

Привод механизма подачи от встроенной в корпус аппарата воздушной турбины. Предел регулирования подачи 1÷5 м/мин

ЭМ-6* (рис. 12, г)

Станочный аппарат для всех видов металлизации, в том числе для восстановления   размеров деталей тел вращения

Проволока Ø 1,5÷2,5 мм

То же

Привод от трехфазного электродвигателя 380 в. Регулирование подачи бесступенчатым фрикционным регулятором в пределах 0,7 ÷ 4,5 м/мин

ЭМ-12 (рис. 12, д)

Станочный аппарат для высокопроизводительной металлизации   массовых изделий и крупногабаритных деталей

Проволока Ø 1,5÷3,0 мм

То же

Привод от   электродвигателя трехфазного тока 220 в. Регулировка скорости подачи ступенчатая посредством сменных   шестерен в пределам 3,8÷14,2 м/мин

* Аппараты, снятые с производства, но широко эксплуатируемые в промышленности.

Рис  3.12   Газоэлектрические аппараты для напыления покрытий   а — ЭМ ЗА, б — ЭМ-9,  в — ЭМ-10,  г — ЭМ-6, д— ЭМ-12, е — УТМ1,  ж — УМП-1, з —УМП-5

3.5. Техническая характеристика газопламенных проволочных аппаратов для металлизации

Параметры

МГИ-1

МГИ-2

МГИ-5

Вес (без шлангов) в кг                      …..

2

2

2

Требуемые давления в кГ/см2

воздух         . .                     .        …..

кислород        …......     …...

ацетилен     …..............

пропан-бутан   …...........

4,0—4,5

2—7

0,004—0,6

0,1-0,5

4,0-5,0

2—5

0,35-1,2

0 8 и выше

5,0

4,5

-

2,6

Расход в л/ч

воздух         …..............

кислород       …............

ацетилен              . .     .     …..

пропан-бутан

42*103

650—2000 250—850

150—450

60*103

3600

1100

800

60*103

70*103

-

15*103

Производительность в кг/ч (при применении ацетилена)

цинк   . .        .     .            …     …     …

сталь Ст  3          .            . .     . .     …..

4,5

1,1

12

2,2

19

-

3.6. Техническая характеристика электродуговых аппаратов для металлизации

Параметры

ЗМ-ЗА

ЭМ-9

ЭМ-10

ЭМ-8

ЭМ-12

Вес в кг…………………………………

Рабочее давление   сжатого воздуха в кГ/смг  …............................................

Расход воздуха в м3/мин  …………. Скорость     подачи     проволоки в м/мин  …..............................................

Рабочая сила тока дуги в а…….  .  . Напряжение в в …..............................

Производительность        (максимальная) в кг/ ч: сталь ….................

цинк …..................................................

2,4

1,9

2,2

21

20

3,5—6,0

4,5—6,0

4-6

4—5

4—6

1,0-1,2

0,6-2,5

1,0-1,1

0,6—5,0

1

1,0-5,0

0,8-0,9

0,7-4,5

2,5

3,8-14,2

До 180

20—40

До 180

20—35

60—180 20—35

До 300

20-40

До 400

20-40

3,5

4,0

4,0

12,0

17

5,0

6,0

6,0

18,0

38

3.7. Техническая характеристика газопламенных аппаратов порошкового типа

Параметры

УПН-4Л

УПН-8

УПН-8

Габаритные размеры установки в мм …………….

Общий вес в кг  …...................................................

Вес   распылительной   горелки  (без шлангов) в кг   

Полезный   объем  питательного бачка  в л Требуемые давления в кГ/смг:

кислород  …............................................................

ацетилен …............................................................

воздух ….................................................................

Расход в м3/ч:

кислород …............................................................

ацетилен …...........................................................

воздух  …...............................................................

Средняя производительность в кг/ч …...............

410x450x1120

30

1,2

3

-

> 0,005

3-4

-

0,2—0,3

1,2- 1,5

2,5-4,0

Ø 240, h = 390 7,8

1,4

6

-

> 0,005

3-6

-

0,25—0,30 10-15

3—5

200x250x400

6,4

1,1

2

4,0

0,5

-

2,2

1,7

-

5-6

3.8. Техническая характеристика установок для плазменного напыления конструкции ВНИИАВТОГЕНМАШ

Параметры

У МП-1

У МП-5

Габаритные размеры в мм:

Распылительная головка (горелка)……………

пульт управления …..........................................

питательный бачок …...............................................

150x250x1000* 340x700x1000

-

l = 200; h = 55

220x350x390 (без стойки)

h = 450; Ø 300 (без стойки)

Вес плазменной   горелки (головки) без шлангов в кг

26*

0,45

Минимальный  диаметр   в  мм,  допускающий напыление    внутренней   поверхности   труб в мм

150

100

Источник питания дуги постоянным током .  .

Сварочные    преобразователи   (например ПСО-500) или выпрямители (ИПН-160/600, ВКС-500 и др.)

Максимальная мощность установки в ква   . .

15

40

Режим работы: напряжение в в . …............

70-75

85—90 для N2

100-120 для N2 + H2

сила тока в а  …..............

130-320

320—340 для N2

270—300 для N2 + Н2

Плазмообразующий газ …..........

Аргон

Азот и смесь азота с водородом

Расход плазмообразующего газа в м3/ч    . . .

5,5-6,0

3-4

Давление охлаждающей воды в кГ/см2 ….

>1,5

>2,5

Расход охлаждающей воды в л/мин    …..

5,6

3

Производительность   в кг/ч   (по напsленному металлу) при нанесении:

вольфрама  …......................................................

окиси алюминия …...............................................

двуокиси циркония  ….........................................

До 12

-

-

5

4

3

Эффективность   использования    напыляемого материала в %.................

~70

60—80

*Вместе с механизмом подачи и кронштейном для проволочной бухты.

3.5.  Металлизация

3.5.1.Строение и свойства покрытий.

Металлизация — наиболее известный и распространенный способ получения металлических покрытий посредством газотермического напыления.

Металлизационные покрытия по своему строению, химическому составу и свойствам значительно отличаются от исходных металлов. Под действием высокой температуры и кислорода воздуха при распылении металлов отдельные элементы частично выгорают (табл. 3.9), а на поверхности частиц образуются пленки окислов.

3.9.   Изменение состава стали при электрометаллизации (аппарат ЭМ-6)

Сталь

Содержание элементов в %

Примечание

С

Мп

Si

15

0,16

0,1

0.54

0,23

0,27

0,12

В     числителе — содержание элементов  в проволоке до   металлизации;  в   знаменателе — после     металлизации

45

0,5  

0.14

0,48

0,22

0,23 

0,073

У8

0,81

0,36

0,31

0,14

0,2   

0,093

При ударе об изделие частицы претерпевают резкое охлаждение и деформацию, причем образуемый из таких частиц слой изобилует мелкими порами, вследствие чего объемный вес металлизационных покрытий обычно на 8—12% ниже, чем у обычных металлов. При металлизации сплавления или сваривания частиц с поверхностью детали не происходит, сцепление носит чисто адгезионный характер (исключение составляет молибден и некоторые его сплавы). Поэтому большое влияние на прочность сцепления оказывает шероховатость покрываемой поверхности и способ ее подготовки (табл. 3.10).

3.10. Влияние способа подготовки поверхности на прочность сцепления металлшационных покрытий и предел выносливости детали

Способ подготовки поверхности

Предел выносливости

Прочность сцепления в кГ/см2

в кГ/мм2

в % к шлифованной поверхности

Шлифование   .................. …………………….

Пескоструйная обработка  .............................

Обработка дробью .........................................

Насечка зубилом   ........ ………………………

Накатка   (прямая,   косая,  перекрученная)…

Нарезка треугольная  .....................................

Нарезка треугольная  с последующей обработкой дробью .................................................

Нарезка   треугольная с прикаткой   вершин…

Нарезка круглая    ............... ………………….

Нарезка круглая с прикаткой вершин  …… .

Нарезка кольцевых канавок ..... …………..

Нарезка   кольцевых   канавок   с   прикаткой вершин

Электроискровая обработка    ......………….

Электродуговая обработка   .................................

25,2

27,8

32,4

20,6

30,6

18,8

24.5

17.0

19,4

18,8

16,5

15.3

20,3

17,0

100

110,5

128,5

82,0

121,0

74,5

98.0

67,5

77,0

74,5

65,5

61,0

80,5

67,5

-

345

1040

820

1000

1800

1900

1560

1670

1440

1400

1130

1000

250

Механическая прочность напыленного металла (отделенного от основания) также значительно ниже, чем у литых металлов (табл. 3.11).

Металлизационные покрытия не обладают пластичностью, поэтому на детали, испытывающие динамические нагрузки и ударные воздействия, их не наносят. Покрытия отличаются очень низким модулем упругости (например, для Ст.3  Е = 700 кГ/мм2), в связи с чем возникающие в покрытии напряжения всегда меньше, чем в самой детали. Благодаря этому металлизационные покрытия хорошо работают в условиях статических нагрузок, но только в пределах упругих деформаций основания.

3.11.  Механические свойства металлизационных покрытий (ВНИИАВТОГЕНМАШ)

Металл

Предел прочности при растяжении в кГ/мм2

Предел прочности при сжатии в кГ/мм2

Твердость НВ

ОМ-3

ГИМ-2

ЭМ-3

ГИМ-2

ЭМ-3

ГИМ-2

Сталь 15   .........................

»      45   ............................

»      У8 ....... ……………

Латунь Л62   .................. Алюминий А99 ..............

Цинк Ц1   ........................

Медь Ml   .      ..................

13,7

14.1

16,2

3,8

5,4

3,4

8,2

13,8

15,5

-

5,2

5,0

3,2

5,4

68,9

64,2

52,0

18,5

14,2

11,5

28,4

49,7

73,0

-

20,4

13,1

10,7

32,0

197

240

281

50

27

20

66

147

240

-

63

26

20

64

При напылении стали твердость покрытий сравнительно с исходным металлом возрастает до 40% и выше. Вследствие этого, а также пористости слоя, способного впитывать в себя до 10% масла (по объему), металлизационные покрытия отличаются высокой износостойкостью, превосходящей на 40—50% стойкость тех же металлов до металлизации. Весьма ценным является свойство металлизированных шеек длительное время работать без доступа смазки и не вызывать заедания при нагрузках, в 2—3 раза больших, чем допускают шейки из обычных сталей.

В условиях сухого трения металлизационные покрытия работают неудовлетворительно.

3.5.2.  Применение металлизации при ремонте.

При ремонте оборудования металлизация позволяет:

-восстановить размеры изношенных шеек валов, осей и других наружных поверхностей тел вращения;

-уменьшить внутренние размеры прослабленных гнезд и посадочных отверстий под втулки и другие детали;

-нанести на втулки и подшипники антифрикционные покрытия из псевдосплавов, образуемых в результате одновременного распыления двух или трех разных металлов; такие покрытия из недефицитных металлов отличаются высокими антифрикционными свойствами, их используют взамен специальных баббитов и бронз;

-устранить течь и пористость в черном и цветном литье, в местах заварки и в клепаных соединениях;

-заделать в отливках раковины и трещины.

Металлизацию применяют также для защиты от коррозии и повышения жаростойкости стали посредством алитирования, для нанесения токопроводящих покрытий на пластмассы, керамику и другие материалы, для изготовления электронагревателей, а также для изготовления несложных прессформ и моделей.

Вследствие летучести окислов молибдена и высокой температуры его частиц (~ 2500° С), последние при напылении привариваются к поверхности изделия, образуя на нем очень прочные и износостойкие покрытия. Это дает возможность применять покрытия из молибдена для восстановления размеров и уменьшения износа таких деталей, как, например, копиров, штампов, прессформ.

Применение металлизации для ремонта деталей определяют следующими положениями:

-нанесение металлизационного слоя позволяет увеличить только геометрические размеры детали (например, диаметр шеек, толщину стенок); прочность восстанавливаемой детали, вследствие низкой собственной прочности распыленного металла практически не возрастает;

-для сцепления металлизационного слоя с поверхностью детали последняя должна быть шероховатой, гладкие поверхности не металлизируют;

-вследствие хрупкости металлизационных покрытий детали, у которых нанесенное покрытие может подвергаться ударам и динамическим нагрузкам, металлизировать нельзя (например, зубья шестерен, матрицы, штампы);

-углы граней, острые сходы (например, резьба), а также поверхности, на которые нельзя направить струю металла под углом, меньшим чем 45°, металлизации не подвергают.

Технологический процесс и оборудование рабочего места.

Организация участка металлизации не требует большей площади и сложного оборудования (табл. 3.12).

3.12. Оборудование для металлизацнонной установки

Наименование и тип

Назначение

Применение

Оборудование общего назначения

Масло-водоотделитель  линейный МВО-П*

Очистка воздуха, подаваемого из компрессорного   отделения, от масла и влаги

При  большой   влажности воздуха           дополнительно устанавливают        постовые фильтры МВО-М

Пескоструйный шкаф *

Подготовка   плоских   поверхностей и деталей сложной конфигурации

Оборудуют отсасывающей вентиляцией

Пескоструйный      револьвер*

Очистка песком   (с многократным  оборотом  абразивного материала)

Снабжают резиновыми напорными   рукавами    (ГОСТ 9356— 60) ф 10 и 20 мм

Кабина    для    металлизации*

Выполнение    всех    видов работ      по      металлизации вручную

Оборудуют  отсасывающей вентиляцией

Станок   токарно-винторез-ный любого типа

Подготовка  валов, втулок и  других  тел   вращения к металлизации   и    нанесение на   них  металлических  покрытий

Станок   выбирают   в соответствии с размерами изделий

Вытяжной   зонт   телескопический

Отсос металлической пыли при        металлизации        на станке

Устанавливают на суппорте  станка   и  подключают к отсасывающей вентиляционной линии

Дополнительное оборудование для электрометаллизации

Сварочный     преобразователь    типа    ПСГ-500     или ПСО-500

Питание   электрометалли-зационных    аппаратов    постоянным током

Используют вместо  ранее применявшихся     трансформаторов переменного тока

Распределительный     щит с приборами

Включение  и  выключение    аппаратуры   и   контроль   режима работы

Устанавливают вблизи рабочего места

Дополнительное оборудование для газовой металлизации

Баллоны для сжатого кислорода

Хранение   и   транспортировка кислорода

ГОСТ 949—57

Редуктор кислородный

Снижение   и   регулирование давления кислорода

Возможно         применение кислородных       редукторов любого типа

Баллон      для      горючего газа     (ацетилена,     метана, нефтегаза)

Питание   аппарата    горючим газом

Взамен баллонов возможно применение сварочных   ацетиленовых         генераторов, устанавливаемых   вне рабочего помещения

Редуктор    для    горючего газа

Снижение   и   регулирование давления горючих газов в баллонах

Тип   редуктора   выбирают в  соответствии  с применяемым газом

Вспомогательное оборудование

Стойки для   укладки проволочных бухт*

Размотка бухт при металлизации

-

Державка

Закрепление   ручных   ме-таллизапионных    аппаратов на суппорте станка

Верстак, шланги, инструмент

* Изготовляют на месте по чертежам ВНИИАВТОГЕНМАШа.

Технологический процесс металлизации состоит из операций подготовки поверхности (табл. 3.13), нанесения металлического покрытия и его последующей обработки.

3.13. Основные операции по подготовке поверхности

Операция

Способ выполнения

Применение

Очистка   поверхности    от жировых   и  других   загрязнений

Ручная обтирка  ветошью, промывка     растворителями (керосином,   бензином,   дихлорэтаном и др.), обработка в моечных машинах

Во всех случаях

Удаление   масла     (влаги) из пор металла

Нагрев  пламенной  горелкой или в печи   до температуры 250—300о С  до  прекращения  видимого  выделения летучих продуктов сгорания

При   металлизации    деталей из чугуна и других   пористых  металлов,   работавших   в   условиях   контакта с маслом и другими  жидкостями

Снятие с металла окисной пленки и придание   поверхности    изделия     шероховатости для обеспечения сцепления   с  наносимым покрытием

Пескоструйная       очистка острогранным       металлическим  (чугунным или стальным)   песком.   При   небольших размерах   изделий производят   вручную  в   пескоструйном шкафу при давлении сжатого воздуха 4 — 6 am

Преимущественно при подготовке  плоских   поверхностей    и   деталей     сложной конфигурации,      а      также шеек и гнезд, предназначенных под прессовую посадку

Устранение     неравномер-ностей    выработки   эллипсности,   задиров   и придание требуемых размеров

Обточка на токарном станке  любого   типа.  Возможно использование одного станка для подготовки поверхности и металлизации

При    металлизации     тел вращения

Создание   на   поверхности тел     вращения     шероховатости,      необходимой      для обеспечения сцепления с наносимым покрытием

Нарезка   на   токарно-вин-торезном      станке      рваной резьбы   или   обработка   поверхности  пучком   электродов, электроискровым, электровибрационным   или  другим способом

Изделия   с высокотвердой поверхностью   (закаленные, цементованные и др.)   могут быть            металлизированы только при подготовке электроискровым   или   электровибрационным способом

При металлизации выполняют следующие правила:

-для пескоструйной очистки поверхности применяют только чистый и сухой абразивный материал с острогранными зернами размером 0,5 ÷1,5 мм,

-воздух для пескоструйной очистки и металлизации должен быть свободным от влаги и масла;

-подготовленную к металлизации поверхность следует защищать от прикосновения рук и загрязнения;

-металлизацию производить непосредственно после подготовки поверхности; разрыв во времени между этими операциями должен быть минимальным;

-в процессе металлизации не допускать нагрева поверхности покрываемого изделия свыше 70—80° С;

-струю распыляемого металла направлять на покрываемую поверхность под углом, возможно более близким к 90°.

Несоблюдение этих правил ведет к снижению прочности сцепления слоя с основанием и является причиной неудовлетворительных результатов работы.

3.14. Предельные толщины и обрабатываемость   стальных покрытий   при металлизации шеек

Сталь

Предельная толщина покрытия, не вызывающая образования  трещин, в мм

Обрабатываемость

15

45

3

3÷4

Возможная   обточка  резцами  с пластинами из твердых сплавов

У5

У10

6÷8

8÷10

Только шлифование

 Металлизация наружных поверхностей тел вращения.

На шейки валов, осей, шпинделей, цапф наносят покрытия из стали и других металлов толщиной до 10 мм (табл. 3.14). Подготовку поверхности и нанесение металла обычно производят при закреплении детали в центрах станка и установке аппарата на суппорте. Толщину покрытия регулируют числом проходов. Потери металла при напылении шеек и гладких поверхностей приведены в табл. 3.15 и на рис. 3.13.

Рис. 3.13. Потери стали при электрометалпизации    

шеек валов различного диаметра

При восстановлении наружных поверхностей изношенных деталей толщина наносимого слоя должна быть не менее 0,75—1,0 мм на сторону. Если износ меньше этой величины, то шейку перед металлизацией подвергают обточке до соответственного размера.

3.15. Потери металла (в %) при электрометаллизации плоскостей в зависимости от угла

падения струи

Угол падения струи в град

Цинк

Алюминий

Латунь

Сталь

90

60

30

10

27,5

64,1

90,4

98,5

17,8

59,0

88,5

98,0

35,0

69,0

91,4

99,0

22,0

61,0

89,0

98,2

 

Последовательность проведения основных операций при восстановлении шеек приведена в табл. 3.16.

3.16. Последовательность операций при металлизации наружной поверхности шеек

При выборе способа подготовки учитывают ослабление шейки, вызываемое нарезкой рваной резьбы. Для снижения концентрации напряжений вместо рваной резьбы часто применяют другие виды подготовки, приведенные в табл. 11.

Режимы    токарной    обработки    металлизированных    шеек    приведены   в табл.  3.17.

При шлифовании применяют следующие режимы:

Окружная скорость шлифовального круга в  м/сек   ......... 25—30

Окружная скорость изделия в м/мин .................................. 10—20

Подача в мм/об    ................................................................... 5—10

Глубина  шлифования в мм   …………….. .................... 0,015—0,04

Шлифовальный круг    ...................................................... Э46СМ-2К

Охлаждение    ..................................................................... Эмульсия

Токарную обточку и шлифование металлизационных покрытий производят с обязательным применением охлаждающих жидкостей.

Шейки, работающие в условиях трения, после чистовой обработки подвергают пропитке в горячем (80—100° С) масле в течение нескольких часов.

При прессовых соединениях деталей, у которых посадочная поверхность металлизирована сталью, наблюдается значительное повышение предела усталости и увеличение при равных натягах прочности посадки на 8—10%.

3.17. Режимы токарной обточки металлизационных покрытий

Режим резания

Металл обрабатываемого покрытия

Сталь 10

У8

Цинк и алюминий

Псевдосплавы

содержащие сталь

не содержащие сталь

Скорость резания в мм/мин   . ………. Подача в мм/об   .................................

Глубина резания в мм   .....................

20—30

0,2-0,3

0,5-1,0

9-12

0,1— 0,2 0.3—0,5

50—60

0,5-1,0

0,8—1,2

35-40

0,1-0,4

0,2-0,5

60-70

0,1—0,3 0,3-0,5

Металлизацию внутренних поверхностей применяют для уменьшения диаметра втулок, посадочных гнезд, глубоких отверстий. При охлаждении металлизационного покрытия в нем возникают сжимающие напряжения, которые действуют на отрыв слоя от поверхности. Чтобы избежать отслаивания покрытия, при металлизации внутренних поверхностей стремятся возможно более ограничить толщину слоя, которая не должна превышать

1,0—1,5 мм для стали и 2,5—3,0 мм для свинца, цинка и антифрикционных псевдосплавов. Нагрев детали перед нанесением металлизационного слоя до 150—200° С позволяет наносить более толстые покрытия.

Посредством аппаратов с обычными распылительными головками возможна металлизация только таких втулок, у которых глубина h = 0,5d, в тех же случаях, когда h>0,5d, применяют удлинительные угловые головки, позволяющие наносить металлизационные покрытия на внутренние поверхности втулок диаметром от > 70 мм.

Технологический процесс металлизации внутренних поверхностей аналогичен металлизации наружных поверхностей тел вращения (см. табл. 3.16).

Металлизация плоскостей возможна только в случае нанесения покрытий небольшой толщины: 2,5—3,0 мм для легкоплавких металлов и не более 1,0—1,5 мм для стали. Превышение этих толщин обычно ведет к отслаиванию покрытий. Для увеличения прочности сцепления и предотвращения отслаивания более толстых покрытий их наносят на предварительно напыленный слой молибдена толщиной  ~ 0,1 мм.

При ремонте токарно-винторезных, револьверных и других станков можно наносить металлические покрытия на поверхности направляющих салазок суппортов и компенсировать опускание фартуков, вызываемое износом и шабрением.

Металлизацию направляющих лучше всего производить молибденом, покрытия из которого отличаются высокими антизадирными свойствами. Применяют также покрытия, состоящие из — 60% стали и ~ 40% алюминия, которые наряду с достаточной твердостью и высокой износостойкостью легко поддаются обработке и шабрению.

Для получения железоалюминиевых покрытий пользуются двухпроволочными металлизационными аппаратами электродугового типа. Одним из электродов является стальная среднеуглеродистая проволока диаметром 1,0 мм, а другим — алюминиевая диаметром 1,5 мм.

При толщине наносимого железоалюминиевого покрытия до 1 мм подготовка поверхности состоит только из тщательной пескоструйной очистки. При нанесении более толстых покрытий металлизируемую поверхность снабжают продольными канавками в виде ласточкина хвоста глубиной 2,0—3,0 мм, шириной 5—8 мм и шагом 10—20 мм.

В обоих случаях перед подготовкой поверхности ее подвергают нагреванию в печи или горелкой до 250—300° С до полного выгорания масла, содержащегося в порах металла.

3.18. Состав и некоторые свойства покрытий из двухкомпонентных антифрикционных псевдосплавов

Псевдосллав (условное обозначение)

Состав и весовое соотношение компонентов

Предельная грузоподъемность в кГ/см2

Коэффициент трения при удельном давлении в кГ/смг

НВ (при Р = 250 кГ,

Прирабаты-вае-мость

50

100

а = 5 мм)

АЖ50

МЖ50

МС25

МС25 (термообрабо-танный)

Алюминий (50%)+сталь (50%)

Медь (50%) + сталь (50%)

Медь (75%) + свинец (25%)

То же

105

110

0,0049 0,0061

0,0045 0,0053

37-44

0,58

90

115

0,0056 0,0063

0,0035 0,0036

-

0,64

105

140

0,0044 0,0044

0,0037 0,0042

35-37

0,47

200

220

0,0039 0,0045

0,0033 0,0033

24-27

0,75

Примечания: 1.   Грузоподъемность  и   коэффициент   трения  указаны: в числителе — для v = 1 м/сек; в знаменателе — для v = 4 м/сек. 2. Прирабатываемость баббита марки Б83 принята за 1.

Получение антифрикционных покрытий при помощи металлизации основано на пористости напыленных покрытий и их способности, пропитываясь смазкой, улучшать условия трения. При одновременном распылении разнородных металлов возможно получение специальных антифрикционных псевдосплавов (табл. 3.18). Антифрикционные свойства таких покрытий сравнительно с некоторыми подшипниковыми сплавами показаны на рис. 3.14.

Рис. 3.14. Износ и грузоподъемность металлизационных покрытий: 1 — сталь (100%); 2 — сталь (50%) + алюминий (50%); 3 — сталь (75%) + латунь (25%); 4 — сталь (75%) + медь (25%); 5 — медь (75%) + + ПОС-30 (25%); 6 — Бр. ОЦС 6-6-3 лития; 7 — Бр. ОФ 10-1 лития

Наиболее доступным средством замены в подшипниках скольжения оловянных бронз и баббитов является покрытие из латунной проволоки марки ЛС59-1, антифрикционные свойства которых близки к свойствам литых баббитов и бронз.

Полноценным заменителем лучших сортов баббита являются также покрытия, образуемые при распылении биметаллической проволоки, содержащей свинец и алюминий в соотношении 1:1. Покрытия из образуемого при этом псевдосплава имеют следующую характеристику:

Плотность в Г/см3 ......................................................... 3,9

Твердость НВ   ............................................................ 30,33

Сопротивление сжатию в кГ/мм2  ………….................. 65

Относительное удлинение в %.................................... 0,5

Теплопроводность в кал/см • сек • град    ................. 0.21

Коэффициент линейного расширения .  .............. ….19,6 - 10-6

Коэффициент трения   ................................................ 0.0041

Масловпитываемость в %    ...................... …………….5,2

Допускаемое  удельное давление в кГ/см2  ........... 180—200

Допускаемая окружная скорость в м/сек ........... ….. . 6—7

Биметаллическая свинцово-алюминиевая проволока может быть изготовлена с помощью несложного ручного приспособления, которое позволяет посредством протяжки через фильеру закатывать вокруг свинцовой проволоки диаметром 1,1 мм оболочку из ленты, получаемой однократной прокаткой на вальцах алюминиевой проволоки диаметром 2,5 мм до размера 0,5x6,0 мм. Перед завальцовкой алюминиевую ленту отжигают при температуре 350—400° С.

При ремонте подшипниковых пар весьма эффективным является способ обращения пар, при котором шейку вала металлизируют антифрикционным слоем, а вкладыш изготовляют из малоуглеродистой стали. Внутреннюю поверхность вкладыша цементируют, закаляют до твердости HRC 50—52 и шлифуют.

В обращенных парах с подшипниками из закаленной стали вместо псевдосплавов шейки можно металлизировать простой низкоуглеродистой сталью. Такие пары отличаются хорошими антифрикционными свойствами. Ими можно заменять бронзовые втулки.

Применение обращенных пар ведет к значительной экономии цветных металлов, устраняет односторонний износ подшипников и тем самым обеспечивает увеличение срока службы трущихся пар.

В качестве заменителей подшипниковых бронз и баббитов испытаны и могут быть рекомендованы к применению указанные в табл. 19 псевдосплавы, образуемые при одновременном распылении двух различных металлов.

Для нанесения антифрикционных покрытий ВНИИАВТОГЕНМАШем и ВПТИ тяжелого машиностроения разработана специальная трехпроволочная электрометаллизационная головка МТГ.

Заделку раковин и трещин применяют только в случае, когда деталь в ослабленном сечении не нуждается в восстановлении прочности. В практике ремонта металлизацией пользуются для заполнения раковин в черном и цветном литье, устранения забоев на фланцевых соединениях, заделки различного вида трещин (особенно после заварки). Трещины прихватывают электросваркой, а затем заделывают металлизацией. Раковины перед металлизацией подрубают под ласточкин хвост.

Для удаления из пор масла и влаги изделия нагревают в печи или горелкой до 250—300° С, опескоструивают и металлизируют с применением трафарета, имеющего отверстие, размер и форма которого примерно соответствуют раковине.

Устранение течи и пористости металлизацией используют как средство исправления литейных дефектов, обнаруживаемых у головок двигателей, блоков, картеров, насосов и других деталей, подвергаемых гидроиспытаниям. Дефектную поверхность пескоструят и металлизируют цинком на толщину 0,5—1,0 мм, после чего для уплотнения пор образующимися окислами несколько раз смачивают водой и высушивают. Такие покрытия выдерживают опрессовку до 20 кг/см2.

Проволока для металлизации.

Для работы металлизационных аппаратов применяют проволоку обычных торговых сортов. Диаметр проволоки определяется конструкцией аппарата (см. табл. 5).

Проволока, покрытая окалиной, ржавчиной, смазкой и загрязненная, для металлизации непригодна, так как при ухудшении условий токопередачи устойчивое горение электрической дуги нарушается.

Для работы на ручных электрометаллизационных аппаратах следует применять только мягкие и отожженные сорта стальной проволоки. Газовые аппараты и электродуговые ЭМ-6 позволяют применять и жесткую нагартованную проволоку.

Для восстановления стальных изношенных деталей обычно используют проволоку из простых углеродистых сталей.

Покрытия из высокоуглеродистых сталей по сравнению с низкоуглеродистыми менее подвержены окислению, отличаются лучшими механическими свойствами и могут быть большей толщины без образования трещин (см. табл. 14). Такие покрытия можно рекомендовать для всех видов работ по восстановлению изношенных деталей.

Для получения покрытий с наивысшей износостойкостью и твердостью (HRC 48—51) применяют низкоуглеродистые сорта стальной проволоки (например, сварочной), науглероженной посредством цементации твердым карбюризатором.

Нержавеющие стали применяют для металлизации шеек валов (например, гидротурбин и насосов), подверженных одновременному механическому износу и воздействию коррозионной среды.

Из цветных металлов специально для металлизации выпускают только цинковую проволоку, предназначенную для нанесения антикоррозионных защитных покрытий. Этой же проволокой обычно пользуются для работ по заделке раковин, устранению пористости литья, приданию непроницаемости сварным швам.

При металлизации алюминием для защиты стали от атмосферной коррозии применяют проволоку с содержанием алюминия 99,5% (марки А5), а также сплавы АМц, АМг и др. Для работ по алитированию предпочтительнее проволока из более чистого алюминия марок А85—А95.

Во всех случаях следует использовать твердую (не отожженную) алюминиевую проволоку.

Применяемая для металлизации молибденовая проволока Ø1÷3 мм выпускается по ЦМ ТУ 08Т-13-67.

Контроль качества металлизационных покрытий.

В производственных условиях покрытия оценивают по качеству поверхности и прочности сцепления с основанием.

Качество поверхности определяют внешним осмотром по крупности распыла, пропускам, трещинам.

При наличии нерабочих участков тонкие (до 1 мм) покрытия из цветных металлов надрезают до основания ножом и отслаивают. Если при этом происходит выкрашивание слоя небольшими кусками, сцепление считается удовлетворительным. При плохом сцеплении наблюдается легкое отделение покрытия на больших участках поверхности.

Покрываемые сталью шейки валов, осей и других деталей подвергают легкому простукиванию, позволяющему определить плохое сцепление по звуку. Металлизированные шейки, выдержавшие механическую обработку без образования трещин и отколов, считают пригодными для эксплуатации.

Толщину и равномерность покрытий из антимагнитных металлов с большой точностью измеряют магнитными толщиномерами.

Охрана труда и техника безопасности.

Вредность работ по металлизации связана с загрязнением окружающего воздуха пылью и парами распыляемого металла, действием света газового пламени или электрической дуги, а также шумом, вызываемым аппаратами. Наиболее токсичным является свинец, работа с которым без индивидуальных защитных средств категорически запрещается. Токсичными также являются медь, кадмий, цинк и их сплавы.

В соответствии с требованиями охраны труда при организации металлизационных установок в закрытых помещениях устройство отсасывающей вентиляции является обязательным.

В условиях обычно применяемого типового металлизационного оборудования вентиляция состоит из системы местных отсосов, которыми снабжают каждое рабочее место — пескоструйный шкаф, кабину и станок для металлизации тел вращения.

На основании опыта эксплуатации металлизационных установок при проектировании отсасывающей вентиляции скорость движения воздуха в плоскости сечения кабин для металлизации берут не ниже 1÷1,2 м/сек, а в сечении открытого горизонтального зонта у токарного станка не менее 4 м/сек.

При большом объеме металлизационных работ на станках следует устанавливать закрытые отсасывающие камеры, снабженные смотровыми стеклами для наблюдения за металлизируемой деталью.

Воздух, отсасываемый из пескоструйного шкафа, подлежит обязательной очистке от пыли в устанавливаемых вне помещения пылесборниках или циклонах, без которых эксплуатация пескоструйных установок не разрешается.

Помещения металлизационных мастерских оборудуют также системой приточной вентиляции с подогревом воздуха.

Для защиты рабочих, производящих металлизацию внутри сосудов, при отсутствии вентиляции используют противогазы, респираторы или шлемы-скафандры с принудительной подачей в них чистого воздуха. В цеховых условиях обязательно оборудование рабочих мест вытяжной вентиляцией, при правильном устройстве которой вредность работ по металлизации полностью устраняется.

При электрометаллизации для защиты глаз от действия ультрафиолетовых лучей работающие обязаны пользоваться защитными очками с темноокрашен-нымп стеклами (типа ТИС). Постановлением Совета Министров СССР от 17/VI 1960 г. № 611 профессия металлизаторов отнесена к числу профессий с вредными условиями труда, работа в которых дает право на дополнительный отпуск и сокращенный рабочий день.

3.6.  Покрытия из керамики и металлоподобных материалов.

Наибольшее практическое значение приобрели керамические покрытия из окиси алюминия и двуокиси циркония. Наряду с ними применяют покрытия из тугоплавких металлов (титана, тантала, молибдена, вольфрама) и некоторых металлоподобных соединений, например, карбида вольфрама, хромо-никелевого борида (Cr2NiB4), дисилицида молибдена.

Такие покрытия служат для защиты металлических деталей от окисления при высоких температурах, повышения эрозионной стойкости, защиты от действия агрессивных сред, получения стойких при высоких температурах тепло- и электроизоляционных покрытий. Основные свойства плазменных покрытий из керамики приведены в табл. 3.19.

3.19. Основные свойства плазменных покрытий из керамики

Характеристика

Единица измерения

Аl2O3

ZrO2

Плотность объемная   .............................................

      »          истинная  ..............................................

      »           общая ...................................................

      »           открытая  ..............................................

Предел прочности при изгибе ...............................

Коэффициент теплопроводности:

при   100° С    ..........................................................

        500° С    ..........................................................

      1800° C    ...........................................................

Температурный коаффициент линейного расширения (20—1200° С) .............

Температура плавления     ...........

г/см2

г/см2

%

%

кГ/ммг

2,8-3,15

3,7

25-14

24-8

4,0-11,5

4,0-4,7

5,6

28-16

26-10

-

ккал/м • ч °С

0,8

0,7

1,4

0.4

0,4

-

град-1

80 · 10-7

55 · 10-7

°С

2015

2600

Покрытия из окиси алюминия (А12О3) наносят газопламенным аппаратом УПН-8 или плазменным УМП-5. Материалом для напыления служит дешевый порошок технического глинозема марки ГО (ГОСТ 6912—64). Как и при металлизации покрытие наносят на поверхность, предварительно подвергнутую пескоструйной очистке. Вследствие большой разницы в коэффициентах расширения, покрытия из окиси алюминия, нанесенные на сталь при резких температурных колебаниях, могут давать трещины и отслаиваться. Для предотвращения такой опасности окись алюминия напыляют на предварительно нанесенный слой нихрома или нержавеющей стали толщиной 0,05—0,15 мм. Напыление по подслою повышает прочность сцепления покрытии и их стойкость к действию тепловых ударов (табл. 3.20).

3.20. Влияние подслоя на прочность и термостойкость покрытий из окиси алюминия *

Материал подслоя

Прочность при отрыве в кГ/см2

Число теплосмен (с 900 до 20° С) до отслаивания покрытия

Без подслоя…………………………………….

Сталь мягкая (ст. 3)……………………………

Сталь пружинная (66Г) ……………………….

Сталь нержавеющая (Х18НА) ………………..

Нихром …………………………………………

Молибден……………………………………….

Вольфрам ………………………………………

Алюминий ……………………………………..

35

71

76

82

84

66

77

34

2-5

4-12

4—9

25-48

19-48

0—1

0-1

-

* Основной металл — сталь Ст. 3, толщина подслоя ~ 0,03 мм. Толщина слоя окиси

алюминия ~ 0,5 мм.

Покрытия из окиси алюминия могут длительное время работать при температуре 1500—1700° С,  инертны ко многим агрессивным средам. Они отличаются хорошими электроизоляционными свойствами:

Толщина слоя в  мм .................................  0.3         0,4        0,6        1,0

Пробивное напряжение в  кВ   ..............   0,71       0,85       1,52      1,6

Их применяют для защиты плавильных и разливочных тиглей от действия расплавов, предохранения кожухов термопар, облицовки транспортных валков термических печей, закрепления проволочных датчиков.

Покрытия из двуокиси циркония (Zr02). Вследствие высокой температуры плавления (2690° С) покрытия из Zr02 наиболее целесообразно наносить плазменными аппаратами типа УМП-5. Материалом для напыления служит порошок электроплавленой двуокиси циркония, стабилизированной окисью кальция. Технологический процесс напыления такой же, как и при напылении А1203. По сравнению с окисью алюминия покрытия из двуокиси циркония более термостойки, их можно эксплуатировать при температуре свыше 2000° С. Они обладают очень низкой теплопроводностью (при 100—500° С λ = 0,0012 кал/см·сек·град), поэтому их применяют преимущественно для термоизоляции и получения теплобарьерных покрытий.

3.7.  Наплавка напылением

Применяется для придания поверхности детали твердости, износостойкости, термостойкости и других избирательных свойств. Наибольшее практическое значение приобрели покрытия из самофлюсующихся хромборникелевых сплавов типа СНГН и их смесей с карбидом вольфрама ВСНГН. Их наносят с помощью газопламенной установки УПН-8 или плазменной УМП-5. Нанесенное покрытие нагревают газовой или плазменной горелкой до оплавления, при котором на поверхности образуется сплошной, тонкослойный наплавочный слой. Его твердость при применении сплава СНГН HRC 56—60, а микротвердость боридной фазы достигает 2300, которая при температуре до 500° С практически не изменяется.

Наплавке напылением подвергают быстроизнашиваемые детали насосов, лопаток вентиляторов, дымососов, шнеков, прессформ и аналогичных деталей, подвергаемых эрозионному износу, действию высоких температур и агрессивных сред.

Напыление органических полимеров

Требования к материалам. Методом газопламенного напыления возможно нанесение покрытий из большого числа термопластов как в чистом виде, так и с различными наполнителями. Покрытия из термореактивных смол после нанесения требуют термообработки для отверждения.

Для напыления пригодны только полимеры, которые при нагревании могут плавиться и переходить в жидкое или вязко-текучее состояние, а также хорошо сцепляться с покрываемой поверхностью. Необходимо также, чтобы при нагреве до температуры растекания не происходило термической деструкции и окисления напыляемого материала.

Существующая аппаратура для газопламенного напыления пластмасс рассчитана на применение напыляемого материала в виде мелкого порошка с размером частиц в пределах 0,15—0,25 мм. Порошки должны быть свободными от пыли и обладать удовлетворительной сыпучестью.

При выборе материала для напыления следует учитывать неизбежность значительного снижения механических свойств и химической стойкости покрытий, сравнительно со свойствами тех же полимеров в прессованном виде.

Газопламенные покрытия из пластмасс применяют для защиты от коррозии, электроизоляции, устранения неровностей на поверхности автомобильных кузовов, станин и других деталей, а также для получения теплоизоляционных облицовок.

На практике наиболее широко применяют покрытия из полиэтилена, этил-целлюлозы, битумов и других смол и их сополимеров. В качестве наполнителей используют металлические порошки, неорганические пигменты, микроасбест, графит, сажу, древесную муку.

Технологический процесс. Газопламенные покрытия из пластмасс можно наносить только на открытые и удобные для напыления поверхности без острых углов, незачищенных и пористых сварных швов и щелевых зазоров.

Покрытия наносят с помощью установки УПН-4 или УПН-6. Перед этим покрываемую поверхность прогревают до температуры растекания материала. Трудность нагрева до этих температур крупногабаритных и толстостенньгх изделий делает часто напыление покрытий невозможным.

Гладкие поверхности покрывают небольшими участками, последовательно один за другим.

Режим работы (мощность пламени, расстояние до поверхности изделия, скорость перемещения и пр.) зависит от свойств напыляемого материала, при работе вручную режим подбирают опытным путем.


3.8.  Сварка и наплавка металлов

3.8.1 Классификация износов и разрушений деталей. Выбор способов сварки.

Современный уровень сварочного производства позволяет надежно, быстро и дешево восстанавливать сложные дорогостоящие детали, вышедшие в процессе эксплуатации из строя вследствие поломок и износов, в частности, коленчатые валы, станины, цилиндры двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, насосов, гидравлических прессов, валы и другое сложное оборудование, работающее в тяжелых условиях динамических, вибрационных и тепловых нагрузок.

Для упрощения выбора способа сварки и наплавки подлежащие восстановлению детали могут быть разбиты на десять групп, для каждой из которых имеются наиболее целесообразные способы восстановления.

Группа I. Детали, рабочие поверхности которых имеют износ вследствие трения скольжения, трения качения и смятия (коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, валы турбин и насосов и другого оборудования).

Примерная технология восстановления деталей этой группы приведена в табл. 3.21.

3.21. Рекомендуемые способы восстановления деталей I группы

Типы и материал деталей

Способы восстановления

Электроды, присадочные металлы и флюсы

Возможные области применения

Скользящие     и    опорные поверхности штампованных, кованых,   литых   и   прокатных деталей, изготовленных из   углеродистых   и   низколегированных сталей

Ручная    дуговая     наплавка

Электроды   типа   Э34,   Э42,   Э42А,   Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55, Э55А,  Э60, Э85 и др. (ГОСТ     9467—75),    а    также     электроды ЭН-15ГЗ-25,     ЭН-14Г2Х-30 *,     ЭН-18Г4-35 * (ГОСТ 10051 — 75). Тип электрода выбирают в зависимости  от заданной  твердости наплавленного   слоя   и    характера    работы детали.    Для   массовых    работ   рекомендуются  электроды  марок  АНО-1,   ОЗС-3, ОЗС-4,     ИМЕТ-3,      МР-3,      УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и  другие высокопроизводительные электроды

Изделия индивидуального производства   с   ограниченными размерами наплавляемых поверхностей; толщина наплавлен-ного слоя не ограничена

Автоматическая  и   полуавтома-тическая       наплавка под флюсом

Проволока     Св-08,     СВ-08ГА,    Св-10ГА, СВ-10Г2, СВ-08ГС,   СВ-12ГС (ГОСТ 2246—70) и другие   в зависимости  от  марки стали. Марки различных проволок углеродистые и легированные   по   ГОСТу   1054 3—75. Порошковые проволоки различных составов. Флюсы     ОСЦ-45,     АН-348А     по    ГОСТу 9087-59; керамические и плавленые флюсы различных составов

Изделия массового производства   со    значительными наплавляемыми      поверхностями

Электрошлако-вая    наплавка

Проволоки  те  же, что и для автоматической сварки. Флюсы АН-20, АН-22 и др.

Изделия массового производства с большими объемами и площадями наплавляемого    слоя     при   толщине наплавки более 10 мм

Вибродуговая наплавка

Проволоки,     обеспечивающие    нужную твердость   наплав-ленного   слоя,   в    частности,    Св-08,    Св-10ГА,    СВ-12ГС    и    др. (ГОСТ   2246-60 «),    1Х18Н9Т,    3X13,    У7, У9, Р9 и др., дающие наплавленный слой заданного состава, а также  проволоки по ГОСТу 10543—63

Изделия,   нагрев  которых в процессе  наплавки  нежелателен    (коленчатые    валы двигателей,       компрессоров и различные  детали оборудования)

Скользящие     и    опорные поверхности штампованных, кованых,   литых   и   прокатных деталей, изготовленных из    углеродистых     и    низколегированных         сталей.

Металлизация

Проволока,     обеспечивающая     нужные свойства  металлизационного  слоя,   в том числе Св-08, Св-10ГА, СВ-Х18Н9Т и др. по ГОСТу  2246— 60 *   и  различные марки  по ГОСТу 10543-63

Тела   вращения, не  допускающие  нагрева   при  восстановлении

Скользящие   и   опорные поверхности чугунных деталей

Ацетилено-кислородная наплавка

Проволоки Св-08, Св-08А, Св-10ГА и др. по ГОСТу 2246—60 *   и  различные  марки по ГОСТу   10543—63  в зависимости от состава основного металла

Изделия малого веса с незначительным износом

Чугунные   присадочные    прутки    марок А   или   Б   по   ГОСТу   2671— 44.   Стержни НЧ-1,НЧ-2 ВНИИАВТОГЕНМАШ, флюсы ФНЧ-1,ФНЧ-2 ВНИИАВТОГЕНМАШ, бура или смесь буры с содой в равных количествах, газообразный флюс БМ-1, БМ-2

Различные    чугунные   детали малых  и средних размеров   с   изношенными   поверхностями

Ручная    дуговая    наплавка

Чугунные электроды ОМЧ-1, ЦЧ-4 и др. со  специальными покрытиями.  Наплавка по флюсу угольными электродами

Различные    чугунные   детали массового или индивидуального производства

Дуговая     полуавтоматическая наплавка

Порошковые проволоки ППЧ-1,  ППЧ-2

и др.

Скользящие     и     опорные поверхности бронзовых, латунных и медных деталей

Ацетилено-кислородная наплавка

Присадочные стержни, соответствующие по составу основному металлу.  Порошковые флюсы для сварки цветных металлов. Газообразные флюсы БМ-1 и БМ-2. Порошковые флюсы — бура и борная кислота

Различные детали из меди, латуни и бронзы с изношенными   рабочими   поверхностями

Ручная    дуговая     наплавка     металлическим электродом

Электроды   или   присадочные   стержни, соответствующие основному металлу. При наплавке угольным электродом в качестве флюса применяют буру

Полуавтоматическая наплавка       порошковой проволокой       открытой дугой,   под  флюсом  и в газах

Порошковая проволока, обеспечивающая получение    металла    заданного    состава, плавленые  или  керамические флюсы или углекислый газ

Изношенные   концы  рельсов и крестовин  из   углеродистых сталей Изношенные      железнодорожные крестовины  и стрелочные переводы

Ручная    дуговая     наплавка

Электроды          типа           ЭН-70Х11-25 *, ЭН-15ГЗ-25*    и   др.   по   ГОСТу   10051—62, марок      ОЗН-250,       ОЗН-300,  ОЗН-350, ОЗН-400, К-2-55

Восстановление      рельсового   пути   на   заводских  и магистральных линиях

Электроды  типа  ЭН-70ХН-25 *, ЭН-70Х1НЗ-25 по ГОСТу 10061—62, марок ОМГ и ОМГ-Н

Восстановление      изделий из стали Г13

Полуавтоматическая наплавка  под флюсом и в газах

Проволока    НП-ЗХ13,    НП-4Х13   (ГОСТ 10543—63).    Порошковая   проволока    типа 3X13.    Плавленные    флюсы.   Углекислый газ

Паровозные  бандажи,   вагонные   колеса,   катки  кранов

Дуговая    ручная   наплавка

Электроды типа   ЭН-15ГЗ-25,   ЭН-20Г4-40 и др. по ГОСТу 10051—62, марок ОЗН-300, ОЗН-350, У-340/105

Устранение    местных    незначительных износов

Автоматическая        наплавка под флюсом

Проволока     по     ГОСТам      2246—60     и 10543—63. Флюсы ОСЦ-45 и АН-348А

Сплошная   кольцевая   наплавка  при массовом   восстановлении деталей

Полуавтоматическая наплавка    под    флюсом и в углекислом газе

Порошковая       проволока,      проволока Св-08,   Св-08А   в  сочетании  с  магнитным флюсом  требуемого  состава или  керамическим флюсом. Проволока нужных марок НП-50, НП-65Г по ГОСТу 10543-63

Восстановительные работы в    условиях    серийного и массо-вого производства при местном  износе  незначительных размеров

Группа II. Детали, имеющие рабочие поверхности, изношенные вследствие трения, ударных нагрузок, воздействия температуры и газов, например, прокатные валки, пуансоны, матрицы и другие детали машин прокатного и штампового производства. Для восстановления этих деталей применяют различные способы ручной дуговой и автоматической наплавки, способы наплавки рабочих поверхностей специальными легированными сталями, которые по своим эксплуатационным свойствам превосходят основной металл.

Способы восстановления приведены в табл.  3.22.

3.22. рекомендуемые способы восстановления деталей II группы

Восстанавливаемые детали

Способы восстановления

Электроды, присадочные металлы и флюсы

Рекомендуемые режимы термообработки

Штампы    для    холодной обрезки и холодной штамповки

Ручная дуговая наплавка

Электроды типа ЭН-25Х12-40, ЭН-У12Х12Г2ФС-55, ЭН-60Х1СМ-50   по ГОСТу   10051-62,  марок ЦН-5, НЖ-2,  ЭН-60М,   РС-10,   Ш-I  и др.   для  штампов

Малые    объемы    наплавляют без подогрева   и  без последующей  термообработки.   При   наплавке  больших  объемов   требуется   предварительный  подогрев  до  300 — 400° С. Термообработка — по   техническим    условиям  на  исправляемую  деталь с учетом состава наплавленного металла

Ацетилено-кислородная наплавка

Автоматичес-кая    и полуавтома-тическая наплавка под флюсом

Сормайты № 1 и 2, стеллиты марок В2К, ВЗК, флюсы — бура   обезвоженная   или  смесь буры и борной кислоты. Проволоки   НП-105Х   по   ГОСТу  10543—63,   порошковые   проволоки  нужного  состава.   Флюсы плавленые и керамические

Ковочные и вырубные штампы горячей штамповки,       валки ковочных        машин, ножи для резки горячего металла

Ручная дуговая наплавка

Электроды     типа     ЭН-ЗОХЗВ8-40,     ЭН-35Г6-50, ЭН-35Х12ВЗФС-50,   марок   ЦШ-1,   ЦН-4,    НЖ-3, ЦН-7, ОЗИ-1, Х-53, КПИ-ЗХ2В8, ЦЧ-1М

Предварительный       подогрев детали до 400—600° С

Ацетилено-кислородная наплавка

Стеллиты марок   ВЗК, В2К,  флюс — бура обезвоженная

Наплавка  в  нагретом состоянии,   последующий   нагрев   на 650—680° С для снятия напряжений

Автоматическая    и полуавто-матическая наплавка   под    флюсом

Проволока       Св-08,       керамические       флюсы КС-8Х2В8, КС-ЗХ2В8, КС-Х12М и др. Проволоки   НП-5ХНМ, НП-5ХНТ, НП-5ХНВ, НП-45Х4ВЗФ,    НП-45Х2В8Т,      НП-45Х4ВЗФ     по ГОСТу    10543 — 63,    плавленые    и    керамические флюсы

Термообработка     после     наплавки   по    техническим  условиям на  исправляемую   деталь с учетом состава наплавленного металла

То же порошковой проволокой

Порошковые            проволоки             ГП-ЗХ2В8, ПП-У15Х17Н2,   ПП-Х12ВФ   и   др.   В ответственных случаях применяют защиту дуги углекислым газом

Прокатные     валки различного   назначения

Ручная        дуговая наплавка

Электроды     типа     ЭН-20Г4-40 *,    ЭН-25Х12-40, ЭН-60Х2СМ-50 » и др. по ГОСТу 10051—62, марок ЦН-5,   ЭН-60М,   НЖ-2   для   случаев   наплавки малых изделий с местной выработкой

Подогрев до 370—400° С, в случае  необходимости   отпуск    на 650 — 680° С   для   снятия   напряжений

Автоматическая наплавка под флюсом

Порошковая проволока  ПП-ЗХ2В8,  проволока ЭИ-701    и    др.    Флюсы    ОСЦ-45,    АН-348А    (по ГОСТу 9087—59)  и др.   Проволока   НП-45Х4ВЗФ, НП-60ХЗВ10Ф по ГОСТу 10543-63

Подогрев до 370 — 400° С, термообработка   в   случае  необходимости   по   режимам,  соответствующим составу наплавленного металла

Группа III. Детали, имеющие износ в результате абразивного воздействия и ударных нагрузок, работающие в машинах для переработки минерального сырья, обработки почвы, бурения скважин, добычи руды, угля, сланцев зубья экскаваторов, бурильный инструмент, оборудование цементных мельниц).

Наплавка деталей,  подверженных  значительному истиранию,  обеспечивает создание твердого износоустойчивого слоя. Как правило, восстановление этих деталей носит массовый характер. Примерная технология и способы сварки деталей этой группы приведены в табл. 3.23.

3.23. Рекомендуемые способы восстановления деталей III группы

Тип и материал деталей

Способы восстановления

Электроды, присадочные металлы, флюсы, элементы технологии

Рабочие части землеройных механизмов (экскаваторы,  землечерпалки,   землесосы, земснаряды,     роторные      землечерпалки и другое оборудование)

Ручная дуговая наплавка

Электроды типа ЭН-У30Х25РС2Г-60*, ЭН-УЗОХ23Р2С2ТГ-55 *   и   др.   (ГОСТ   10051—62),   марки Т-620, Т-540, ЦН-5, ЦН-7, Х-53, ХР-19, ОЗИ-1

Автоматическая    и   полуавтоматическая       наплавка под флюсом

Проволока   Нп-40ХЗГ2ВФ,   Нп-4Х13,   Нп-Г13А   (ГОСТ 10543—63). Флюсы плавленые и бескислородные. Проволока   Св-08,   Св-08А,   Св-08Г и др.  по ГОСТу 2246—60 * и специальные  керамические флюсы;  порошковые проволоки; ленточные электроды и специальные флюсы

Электрошлаковая           наплавка

Присадочный   металл,   дающий   нужную    твердость, порошковая    и   ленточная    проволока,    флюсы    АН-20 и другие этого типа. Проволоки по ГОСТу 10543—63

Загрузочные    конусы    доменных   печей и другое металлургическое оборудование, соприкасающееся  с  рудой в присутствии горячих газов

Ручная дуговая наплавка

Электроды типа ЭН-У30Х23Р2С2ТГ-55 и др. по ГОСТу 10051—62, марок Т-620, ЦН-5, ХР-19

Электрошлаковая           наплавка

Порошковые   и  металлические  проволоки,   специальные флюсы

Автоматическая    и    полуавтоматическая       наплавка под флюсом

Порошковая   проволока   и   специальные   флюсы  для наплавки   твердых    сплавов.    Проволока    по     ГОСТу 10543—63

Углеразмольное  и дробильное оборудование   из   углеродистых   и   специальных марганцовистых сталей

Ручная дуговая наплавка

Электроды типа ЭН-80Х4СГ-55,  ЭН-У10Г5Х7С-25 и др. по   ГОСТу   10051—62,   марок   Т-620,   Т-540,   ЦН-5,    Х-53, ХР-19, 13КН/ЛИВТ и другие этого типа

Электрошлаковая          наплавка

Порошковая  проволока,  дающая  в наплавке металл Г13, флюс АН-20 и плавиковый шпат. Наплавка плавящимся мундштуком

Автоматическая   и    полуавтоматическая наплавка

Порошковая     проволока     ПП-У50Х25Г6Т,    наплавка в углекислом газе. Проволока по ГОСТу 10543—63

Группа IV. Детали, имеющие эрозионные и кавитационные разрушения под воздействием жидкостных или газовых струй, обладающих большими скоростями, высоким давлением и в некоторых случаях высокой температурой, например: уплотнительные поверхности запорной и регулирующей аппаратуры на тепловых станциях, работающих на высоких параметрах, лопасти и рабочие камеры гидротурбин. Способы наплавки этих деталей даны в табл. 3.24.

3.24. Рекомендуемые способы восстановления деталей IV группы

Восстанавливаемые детали

Способ наплавки

Рекомендуемые электроды, присадочные материалы, флюсы

Режимы термообработки

Арматура  котлов  и аппаратов с рабочей температурой до 540° С

Ручная дуговая

Электроды   типа   ЭН -У20Х30Н6Г2 -40  по ГОСТу 10051—75 марки ЦН-3

Детали диаметром до  50 мм наплавляются   без    предварительного   подогрева.     Детали     большего     диаметра подвергают  общему  нагреву  до   650— 800° С  и   охлаждают   после   наплавки с печью

Арматура  котлов и аппаратов с  рабочей температурой до 600° С

Электроды   типа   ЭН-08Х17Н7С5Г2-30   и ЭН-У18К62ХЗОВ5С2-40 по   ГОСТу 10051—75 марок ЦН-2 и ЦН-6

Для электродов ЦН-2 те же режимы, что  и  для  ЦН-3. Наплавку  электродами ЦН-6 можно выполнять без подогрева, если он не требуется для основного металла

То   же, для   рабочей температуры до 650° С

Электроды типа  ЭН-08Х20Н11С9Г2-45 по ГОСТу 10051-75 марки ЦН-8

Предварительный  нагрев  до   700° С; наплавка   при   температуре   не   ниже 600° С. Охлаждение с печью   или  в горячем песке

Арматура   котлов и аппаратов,      работающих      при различных давлениях и температурах

Полуавтоматическая

Порошковая  проволока  различных  составов, дающая в наплавке  слой,  работоспособный  в   заданных условиях. Проволока по  ГОСТу  10543—63. Флюсы плавленые и бескислородные

Термообработка      по      техническим условиям применительно  к материалу аппаратуры  и  составу наплавленного слоя

Газовая ацетилено-кислород-ная

Стержни сплава ВК-3, флюс — бура или смесь буры с борной кислотой

Подогрев газовой горелкой до  450 — 500° С; медленное охлаждение в песке или асбесте

Различные детали и части машин, подвергаемые   кавитационным разрушениям

Ручная дуговая

Электроды типа ЭА-1, ЭА-1Б, ЭА-2 и др. по   ГОСТу   10052—62.   В   случае   больших повреждений   производят вварку вставок и  накладок   из  стали   Х18Н9Т   и других этого типа

Предварительного   подогрева  и термообработки не требует

Автоматическая под флюсом

Ленточные электроды  из стали  Х18Н9Т или другие этого типа, флюс АН-20

Различные части запорной аппаратуры   и   другие    машиностроительные     детали, требующие     наплавки     поверхностного   слоя  из  меди и медных сплавов

Автоматическая под флюсом

Ленточный или проволочный электроды из меди или бронзы, флюс АН-20

Режим термообработки определяется химическим    составом     наплавляемой детали

Газовая автоматическая

Наплавка различных деталей,  уплотнительных колец запорной арматуры проволокой   Л62   или   ЛК62-05   с   применением газо-образного флюса БМ-1 и БМ-2

Предварительный    общий    подогрев до   450 — 500° С;  равномерное   охлаждение

Газовая ручная

Проволока  Ml,  M3C,  Л62 или ЛК62-0,5. Газообразный флюс БМ-1 или БМ-2

Группа V. Детали, вышедшие из строя вследствие появления трещин, изломов и отколов, возникших в результате перегрузок и ударов. Технологию сварки назначают в зависимости от материала детали, характера повреждения и нагрузок, которые несет ремонтируемая деталь.

Технологические указания по исправлению таких дефектов приведены в табл. 3.25.

3.25. Рекомендуемые способы восстановления деталей V группы

Типы деталей и материал

Способы восстановления

Электроды, присадочные металлы и флюсы

Режимы термообработки

Детали    из    углеродистых    сталей   толщиной до   3 мм,  изготовленные холодной     штамповкой, гнутьем

Ацетилено-кислородная сварка

Проволока      Св-08,     Св-08А,     СВ-08ГА, Св-10ГА,    СВ-08ГС,    СВ-12ГС    по     ГОСТу 2246 — 60 *; ацетилен, кислород

Не требует

Дуговая   сварка   в углекислом газе

Проволока СВ-08ГС,  СВ-12ГС   по ГОСТу 2246 — 60*.   Углекислота техническая, осушенная

Ручная дуговая

Электроды Э34,   Э42,   Э42А,   Э46,   Э46А и   др.    по    ГОСТу   9467—60   марок   АН-1, ОМА-2, ВИАМ-25 и др.

Детали толщиной более 3   мм   из   углеродистых сталей,      изготовленные ковкой,   горячей   штамповкой и литьем

Ручная дуговая сварка

Электроды   типа   Э42,   Э42А,   Э46,   Э46А, Э50, Э50А, Э55 по ГОСТу 9467— 60 с рудным или  рутиловым  покрытием  для деталей, работающих при  статических  нагрузках, и с фтористо-кальциевым  покрытием  для деталей,   работающих   при   динамических нагрузках.      Рекомендуются     электроды марок   ОЗС-3,   ОЗС-4,   МР-3  УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65 АНО-1 и др.

Детали     из      малоуглеродистых сталей   (до   Ст. 4)  не требуют термообработки.    Детали    из    сталей 25Л  и ЗОЛ  подогревают  до  300° С. Для толстостенных  деталей   желателен высокотемпературный отпуск при 650° С

Литые тяжелые детали из   углеродистых сталей толщиной 50 мм и более

Ручная дуговая сварка

Электроды   Э42А,    Э46А,    Э50А,    Э55   по ГОСТу     9467—60      с      фтористо-кальциевым      покрытием      марок     УОНИ-13/45, УОНИ/13/55, УОНИ-13/55 и др.

Подогрев до 300 — 400° С   и  отпуск при 650° С

Электрошлаковая сварка

Проволока   Св-208,    Св-08А,   Св-08Г    по ГОСТу  2246—60*   и  др. в зависимости от состава основного металла. Флюсы   АН-8, АН-22, ФЦ-7

Желателен  отпуск   после сварки при температуре 650° С

Чугунные детали весом до 1500кг, нагрев которых не вызывает потери размеров. Чугунные детали, предварительный    подогрев которых нежелателен

Ацетилено-кислородная или пропано-кислородная сварка

Чугунные      присадочные      прутки     по ГОСТу   2671—44   марок   А   и Б. Флюсы — бура,     ФНЧ-1,      ФНЧ-2,      газообразные флюсы      БМ-1,      БМ-2,      разработанные ВНИИАВТОГЕНМАШем

Общий или местный  подогрев до 350—500° С.       Охлаждение       после сварки   естественное,    без    сквозняков

Низкотемпературная сварка-пайка

Присадочные       прутки     НЧ-1,      НЧ-2 с   флюсами   ФНЧ-1,   ФНЧ-2;    проволока ЛОК59-1-03         с         активным        флюсом ВНИИАВТОГЕНМАШа.   Цинковый   пруток     марки   Ц     с     хлористым   флюсом ВНИИАВТОГЕНМАШа

Не требует

Ручная дуговая сварка

Электроды        ЦЧ-4,        медно-железные ОЗЧ-1, медно-никеле-вые МНЧ-1, железно-никелевые ЦЧ-ЗА и др. этих типов

Дуговая  полуавтоматическая сварка

Порошковая проволока ППЧ-1,  ППЧ-2 и др.

Медные,    латунные    и бронзовые детали

Ацетилено-кислородная сварка

Проволока, по  составу  близкая  к свариваемому    металлу.    Флюс — бура     или смесь буры с борной кислотой, газообразные флюсы БМ-1, БМ-2

В ряде  случаев  требуется  предварительный  или  местный  нагрев до     200—300° С.     Сварку    изделий больших     габаритов     производят двумя горелками

Ручная дуговая сварка

Для сварки  медных деталей применяют электроды   «Комсомолец-100»   и   ЗТ,   для сварки  латуней  и  бронз — электроды   со стержнем,   близким  по  составу  к  основному   металлу   со    специальным    покрытием

Массивные детали требуют  местного   подогрева  газовой   горелкой или индуктором

Медные,    латунные    и бронзовые детали

Дуговая   сварка   в среде аргона или гелия      неплавящимся (вольфрамовым) электродом

Присадочный  металл  выбирают в зависимости   от  состава   основного   металла. Вольфрамовые  прутки  марок   ВЛ-10 или ВТ-15

Для изделий малого  веса подогрева    не    требуется.    Массивные детали  подогревают  до  350 — 400° С

Дуговая   сварка   в среде   аргона,   гелия или азота плавящимся электродом

Присадочная проволока КМц-3-1

Массивные   детали   подогревают до

300—400° С

Детали из алюми-ния и алюминиевых      сплавов (штампо-ванные, кованые, литые)

Газовая сварка

Присадочная    проволока,    близкая    по составу   к   свариваемому   металлу;   флюс АФ-4А или его заменяющий

В   большинстве   случаев    термообработки не требует.    Изделия сложной    конфигурации требуют общего подогрева до 200—300° С

Ручная дуговая сварка

Электроды ОЗА-1, ОЗА-2

Предварительный местный подогрев до 200—250° С

Аргонно-дуговая сварка   неплавящимся электродом

Вольфрамовые прутки диаметром 1—5 мм марок ВЛ-10,   ВТ-15 или другие, их заменяющие. Присадочная проволока,  по  составу   близкая  к  свариваемому металлу. Аргон марок А или  Б по ГОСТу 10157—62

Не требует

Аргонно-дуговая сварка    плавящимся электродом

Присадочная    проволока,     по    составу близкая  к  свариваемому металлу. Аргон марок А или Б по ГОСТу 10157—62

Группа VI. Детали, разрушившиеся в результате длительного воздействия знакопеременных или цикличных нагрузок (разрушение от усталости металла). Вероятность этих разрушений резко возрастает при высоком уровне напряжений в изделии, наличии конструктивных недостатков и дефектов в металле. При восстановлении этих деталей необходимо предусмотреть мероприятия по снятию усталостных напряжений, например, высокотемпературный отпуск стальных изделий при температуре 600—650° С.

Группа VII. Детали, разрушение которых произошло вследствие дефектов конструкции или изготовления и обработки, например, раковины или смещение стенок в чугунном и стальном литье, подрезы резцом в напряженных участках.

Детали с внутренними дефектами могут достаточно долгое время находиться в эксплуатации и работать с полной нагрузкой. В то же время следует помнить, что благодаря наличию дефекта уровень напряжений в этом сечении значительно возрастает. Перегрузка или вибрационная нагрузка вызывает разрушение перегруженного участка, и деталь выходит из строя. Технология сварки этой группы предусматривает заварку обнаруженных дефектов или усиление конструкции ремонтируемого узла приваркой усиливающих элементов в виде ребер жесткости или накладок. Прочность сварного соединения можно также повысить применением присадочного металла, обладающего большей прочностью и вязкостью, чем основной металл, и усилением ремонтируемого участка местной наплавкой.

Группа VIII. Детали, имеющие разрушения, происходящие из-за длительного воздействия на металл высокой температуры, передаваемой через газы, жидкости, пар. Эти разрушения чаще всего встречаются: в энергетических тепловых установках, паропроводах, пароперегревателях, барабанах котлов и другого оборудования паросилового хозяйства; в нефтеперегонной и химической аппаратуре; в двигателях внутреннего сгорания.

Тепловое разрушение металлов в большинстве случаев связано со значительным изменением их механических и физических свойств. Свариваемость таких металлов резко ухудшается. Ремонт изделий с тепловыми разрушениями является крайне тяжелой и сложной задачей. В ряде случаев приходится удалять значительные площади пораженного металла и даже целые узлы агрегатов. Такой ремонт требует детально разработанной технологии.

Группа IX. Детали, разрушившиеся в результате химического воздействия жидкостей, паров, газов (коррозионные разрушения). Такие разрушения деталей встречаются чаще всего в химической и нефтеперерабатывающей, лакокрасочной и текстильной промышленности; в котельных агрегатах; газовоздуходувках; лопастях и рабочих камерах гидротурбин. Особенно подвержены местной межкристаллитной коррозии изделия, изготовленные из аустенитной нержавеющей стали, не стабилизированной специальными присадками. В паросиловом энергетическом хозяйстве встречаются такие разрушения деталей в виде появления свищей в барабанах паровых котлов и пароперегревателях. Восстанавливают такие детали наплавкой дефектных мест электродами, дающими состав наплавки, близкий к основному металлу.

При кавитационном разрушении деталей рабочих камер и рабочих колес гидротурбин и насосов глубина пораженного слоя может достигать нескольких десятков миллиметров. Разрушения этого типа восстанавливают наплавкой нержавеющего слоя. Перед началом наплавки требуется убрать весь пораженный металл.

В ряде случаев химические повреждения сочетаются с тепловыми. Некоторые способы исправления типовых повреждений деталей этой группы приведены в табл. 3.26.

3.26. Рекомендуемые способы восстановления изделий IX группы

Характеристика восстанавливаемого агрегата и характер разрушения

Способ исправления

Электроды, присадочные материалы, элементы технологии

Котельные установки на различные давления и температуры. Трещины  в барабанах котлов,   сухопарниках,   трубопроводах,   изготовленных  из углеродистых сталей

Удаление поврежденного участка и    вварка    новой вставки,  изготовленной   из   материала,    близкого по   составу к основному

Электроды   типа   Э42А,   Э46А   и Э50А    по    ГОСТу    9467—60   марок УОНИ-13/45,     УОНИ-13/55    и    др. в зависимости  от состава основного металла.   Режимы сварки обычные

То же, при небольших разрушениях

Ручная дуговая наплавка

Барабаны    паровых    котлов, сухопарники,   грязевики, автоклавы, изготовленные  из углеродистых сталей.  Местные разрушения в виде свищей и раковин

Электроды  типа   Э42,   Э42А,   Э46 по ГОСТу  9467—60  диаметром  3; 4 и   5   мм.    Рекомендуются    марки ОЗС-4, УОНИ-13/45,   МР-3, УОНИ-13/55,   АНО-1   и  др.   Режимы тока минимальные  для выбранного диаметра электрода. Перед наплавкой необходима тщательная  механическая зачистка поверхности  металла,  после   наплавки — тщательная очистка от шлака

Различная  аппаратура, работающая   в   условиях    высоких температур и давлений, изготовленная   из   перлитных   теплоустойчивых  сталей типа ХМФ. Эрозионные   и    кавитационные разрушения

Электроды     типа     Э-М,    Э-МХ, Э-ХМ, Э-ХМФ,  Э-ХМФБ и другие этого типа по ГОСТу 9467—60. Марку электрода  выбирают  в зависимости от состава   основного металла.       Рекомендуются    следующие марки  электродов:   ЦЛ-14,  ЦЛ-20, ЦЛ-26, ЦЛ-27 и  другие этого типа

То же,  из сталей аустенитного класса

Электроды   по   ГОСТу   10052—62, марку электрода выбирают в зависимости   от состава   основного  металла  и требований   к износостойкости наплавляемого слоя.

Различная  аппаратура из нержавеющих    сталей.     Местная коррозия   швов   и  переходных зон

Электроды   по   ГОСТу   10052—62. Марку электрода выбирают в зависимости  ог состава  основного металла   Перед наплавкой необходима  тщательная  зачистка металла. Режимы сварки должны обеспечить минимальный нагрев основного метала.

То   же — сплошная   коррозия сварного соединения или основного металла   Рабочие колеса и камеры гидравлических турбин и насосов.  Кавитационные разрушения

Ручная дуговая сварка

Удаление поврежденного места и вварка заплаты.   Электроды те же, что и для наплавки

Автоматическая сварка   под  флюсом

Наплавка или облицовка  поврежденных    участков   нержавеющей сталью.   Сплошная  наплавка   ленточным   или   проволочным  нержавеющим электродом типа Х18Н9 под флюсом АН-20

Химическая  и  нефтеперегонная    аппаратура,    работающая в   условиях   высокой  температуры и активной коррозионной среды. Различные повреждения основного   металла  и   сварных соединений  в виде  очагов коррозии, свищей и раковин

Ручная дуговая сварка

Электроды   по   ГОСТу   10052—62, марку электрода  выбирают в зависимости от марки свариваемого металла.     Наплавку    поврежденного участка   производят   после   его зачистки.   В   некоторых случаях поврежденный    участок    удаляют   и вваривают  вставку.   Режимы сварки — по  техническим условиям на электроды

Группа X. Детали, причиной разрушения которых явилось изготовление их из материалов, не отвечающих техническим условиям, в частности, материалов с избыточным содержанием вредных примесей, например: литые углеродистые стали с избыточным содержанием фосфора и серы, кипящие стали при работе в условиях низких температур, специальные стали и сплавы, содержащие большое количество газов — водорода, кислорода, азота. Восстановление таких деталей является крайне сложной задачей. В ряде случаев такие детали восстановлению не подлежат.

Достаточно часто разрушение детали происходит при одновременном воздействии двух или нескольких причин, например, из-за местного ослабления, вызванного наличием дефекта (группа VII) и усталостных напряжений (группа VI).

При выборе способа и методики восстановительных работ требуется тщательный анализ условий работы детали и причин ее разрушения.

3.8.2. Сварка стальных джеталей

Для ремонта стальных деталей применяют разнообразные способы и приемы сварки, главнейшими из них являются: электродуговая ручная сварка; газовая ацетилено-кислородная; электрошлаковая; дуговая автоматическая и полуавтоматическая под флюсом и в среде углекислого газа.

Электродуговая сварка наиболее применима для ремонтных целей, она позволяет выполнять работы в любом положении шва, что дает возможность проведения ряда работ без демонтажа оборудования, обеспечивает широкую возможность подбора металла шва, по механическим свойствам и химсоставу близкого к основному металлу; позволяет регулировать усадочные напряжения и уменьшать возможность поводки детали при сварке путем применения многослойных швов, изменением направления наложения шва; проковкой многослойных швов; применением двусторонних швов и рядом других технологических приемов; не требует сложного сварочного оборудования и может выполняться в различных производственных условиях.

Электроды, рекомендуемые для сварки стальных изделий. 

В настоящее время промышленность выпускает значительное количество разнообразных марок электродов, применяемых для сварки углеродистых сталей.

При выборе электродов для ремонта следует прежде всего определить тип покрытия рассматриваемой марки. В соответствии с ГОСТом 9467—75 предусмотрены следующие типы электродных покрытий.

Кислые покрытия (условный индекс А). Главными компонентами покрытий являются железные, марганцовые или железотитановые руды. Покрытия этого типа обеспечивают устойчивое горение дуги, возможность сварки от источника переменного тока и во всех пространственных положениях шва, удовлетворительное формирование шва. К числу недостатков этих покрытий относятся: большая токсичность при сварке благодаря значительному выделению сварочных аэрозолей и окислов марганца; невозможность легирования металла шва через покрытие; относительно высокое насыщение шва кислородом и водородом; грубочешуйчатая поверхность шва; сравнительно плохое отделение шлаков, особенно со швов в узкой разделке. К этой группе относятся электроды типа Э42 марки ЦМ-7, ОММ-5 и др., предназначенные для сварки углеродистых сталей, не выше, чем сталь Ст. 3. Электроды не могут быть рекомендованы для сварки литых стальных изделий большой толщины.

Рутиловые покрытия (условный индекс Р). Основным составляющим этого покрытия является титановая руда (рутил). Электроды этого типа МР-3, ОЗС-3, ОЗС-4, ОЗС-5, АНО-1, АНО-3, АНО-4 и ряд других обеспечивают получение наплавленного металла типа Э42, Э46. Они дают устойчивое горение дуги, позволяют использовать источники переменного тока. Хорошо формируют шов, обеспечивая мелкочеглуйчатое строение, значительно увеличивают производительность и обладают в 2—3 раза меньшей токсичностью по сравнению с электродами типа А. Эти электроды следует широко применять при ремонтной сварке различных конструкций и сосудов из обычных углеродистых сталей.

Основные покрытия (условный индекс Б). Эти покрытия, состоящие из углекислого кальция (мрамора) и плавикового шпата позволяют в широких пределах легировать металл шва через покрытия, обеспечивают получение наплавленного металла, свободного от кислорода, азота и водорода; такой металл обладает весьма высокими пластическими свойствами и высоким сопротивлением ударным нагрузкам. Покрытия типа Б наносят на электроды марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85 и ряд других, относящихся к типам Э42А, Э46А, Э55А, Э65, Э85. С покрытиями этого типа выпускают все современные электроды для сварки специальных сталей, нержавеющих, окалиностойких, жаропрочных и специальных высоколегированных сплавов. Электроды с покрытиями типа Б требуют применения постоянного тока с обратной полярностью. Этот тип электродов является основным для выполнения всех ответственных сложных ремонтных работ на различных стальных изделиях, изготовленных литьем, ковкой, штамповкой, а также изделиях, изготовленных из низколегированных сталей. Электроды позволяют получить наплавленный металл без трещин, высокой прочности и с хорошим сопротивлением ударным нагрузкам. Марку электрода выбирают по марке свариваемой стали.

Целюлозные покрытия (условный индекс Ц). Основой этого типа покрытия являются органические вещества, которые, распадаясь и сгорая в дуге, создают газовую защиту дугового пространства. Электроды особенно удобны для сварки монтажных швов, выполняемых во всех пространственных положениях шва.

Покрытия смешанного вида - соответствующее двойное условное обозначение;

Прочие виды покрытий - условный индекс П.

Примечание. При наличии в составе покрытия железного порошка в количестве более 20% к обозначению вида покрытия электродов следует добавлять букву Ж.

Некоторые сведения об электродах для сварки стальных деталей приведены в табл. 3.27.

3.27. Электроды для ремонтной сварки стальных деталей

Показатели

Марка   электрода

ОММ-5

ЦМ-7

АНО-1

ОЗС-3

МР-3

ОЗС-4

УОНИ-

13/45

УОНИ-

13/55

УОНИ-

13/65

ВН-48У

Тип электрода по ГОСТу 9467—75

Э42

Э42

Э46

Э42А

Э50А

Э60

Э46А Э50А

Вид покрытия по ГОСТу 9467-75

Кислое

Рутиловое

Основное

Коэффициент веса покрытия

30—38

40—45

140-150

145-175

35—45

30—40

33—38

33-38

33-38

110-130

Коэффициент наплавки,

г/а • ч

7—8

10-11

16-18

16-18

8,5-9,5

8,5-9,5

8-9

8-9

8-9

2,5-14

Род тока, полярность

Переменный и постоянный прямой полярности

Переменный и постоянный

Постоянный обратной полярности

Предел проч-ности наплав-ленного металла в кГ/мм2

48—49

48—49

48—49

46—52

46—51

46—50

43—45

50—55

60-55

47—55

Относительное удлинение в %

18-27

21—28

28—32

20—32

18-31

20—26

28-32

25-30

20-25

25-33

Ударная вязкость в кГ/см2

8-14

10-11

11—16

12-22

13—20

9-12

25-30

25—30

18—30

14-22

Для сталей каких марок могут быть рекомендованы при ремонте

Углерод Ст. 3

истые до Ст. 4

Углеродистые до Ст. 4; низколегированные строи-тельные, вклю-чая сталь Г2

Углеродистые до Ст. 4

Углеродистые стали всех марок и ряд низколегированных конструкционных

Для каких толщин свариваемого металла при ремонте

>50 мм

Для любой толщины

Для любой толщины, начиная от 5 мм

Для любой толщины от 5 мм

Для любой толщины, начиная

от 1 мм

Положение шва в пространстве

В любом положении; для сварки в потолочном положении диаметры электрода должны быть не более 4 мм

Нижнее и слегка наклонное

В любом положении шва, для сварки в потолочном положении диаметры электрода должны быть не более 4 мм

Нижнее и слегка наклонное

Примечание.   Кроме указанных в таблице   электродов могут   быть применены и другие марки, выпускаемые промышленностью для сварки углеродистых сталей, например: УП2-45У; ОЗС-6; АНО-2; АНО-3; АНО-4 и ряд других.

Оборудование для ручной дуговой сварки. 

Ремонтные ра