Аналіз корозійних та корозійно-механічних руйнувань конструкційних матеріалів і розробка антикорозійного захисту технологічного обладн

При эксплуатации сельскохозяйственных машин обязательно возникают остановки, во время которых при наличии химически активных веществ интенсивно протекают коррозионные процессы на изнашиваемой поверхности, что приводит к увеличению общего износа деталей. Поэтому исследования изнашивающей способности коррозионно-активных сельскохозяйственных сред необходимо проводить при трении с остановками. 
Изнашивающая способность минеральных удобрений характеризуется соответствующим коэффициентом, равным отношению скоростей изнашивания в данном и эталонном удобрениях. В качестве эталонного удобрения принята мочевина, интенсивность изнашивания в которой наименьшая.    

Коэффициенты изнашивающей способности при трении с остановками в химически активных удобрениях выше, чем при непрерывном изнашивании. Обратное явление наблюдается при изнашивании в фосфоритной муке, обладающей низкой коррозионной активностью и значительной абразивной способностью, поэтому коррозионно-механического изнашивания здесь нет. 
При трении металла в коррозионно-активных сельскохозяйственных средах образуются и изнашиваются непрочные вторичные структуры, поэтому износостойкость конструкционных сталей здесь весьма низкая 
Износостойкость не является абсолютной характеристикой материала, а зависит от условий изнашивания. 
Показано, что износостойкость стали обыкновенного качества Ст.3  выше качественных конструкционных 45…50 в удобрениях высокой коррозионной активности (аммиачная селитра, сульфат аммония). Это объясняется большим содержанием углерода в сталях 45 и 50, вследствие чего пленки вторичных структур образуются и разрушаются быстрее.

Анализируя результаты исследований износостойкости сталей в коррозионно-активных сельскохозяйственных средах, можно сделать вывод, что при изнашивании в средах высокой химической активности  скорость процесса определяется главным образом условиями образования и прочностью вторичных структур. Износостойкость в этом случае находится в прямой зависимости от коррозионной стойкости. В средах с весьма высокой абразивной способностью износостойкость сталей обусловливается главным образом их структурой.

Для улучшения защитных свойств полимерных покрытий в коррозионно-активных средах необходимо применять добавки различных ингредиентов (пластификаторы, стабилизаторы, наполнители и т.д.). 
Покрытия из смесей полимеров нередко имеют многие ценные свойства, не присущие индивидуальным пленкообразователям. Так,  при исследовании в аммиачной селитре защитная способность покрытий из композиции поливинилбутираля с 10% (по массе) полиэтилена в 2,5 раза выше поливинилбутираля и в 2,0 раза – полиэтилена. Улучшение защитных свойств поливинилбутиральных покрытий достигается также при применении порошковых композиций с 10% полиамидов и композицией с 30% поливинилхлорида.

Защитные свойства покрытий на основе термопластов (полиэтилен, поливинилхлорид, фторопласт) в два-три раза улучшаются путем их комбинации с эпоксидными олигомерами. С другой стороны, модификация эпоксидных олигомеров полиэтиленом, полиамидами и плавкими фторопластами придает покрытиям повышенную гибкость, ударную прочность и стойкость при механической обработке. 
Проведены эксплуатационные испытания лопаток разбрасывающих дисков разбрасывателя минеральных удобрений lРМГ-4, упрочненных термодиффузионным хромированием. После 760 ч работы (внесено 7 220 т удобрений) износ лопаток не зафиксирован.

Важный резерв повышения срока службы сельскохозяйственных машин, работающих в коррозионно-активных средах – консервация на период хранения.

Лучшую защитную способность показали тонкопленочные ингибированные жидкие смазки НГ-204У, НГ-21Б, НГ-222. Пластичные смази  ПВК и ЦИАТИМ защищают металлическую поверхность несколько хуже, так как обладают низкой полярностью и имеют низкие водовытесняющие свойства, поэтому они не могут использоваться для консервации мокрых поверхностей.

При ремонте сельскохозяйственных машин подготовка ржавых металлических поверхностей под окраску – очень трудоемкий и трудноосуществимый технологический процесс, особенно для таких крупногабаритных узлов, как бункера, кузова, рамы, кронштейны и т.д. 
Представляет практический интерес окраска по слою ржавчины, предварительно обработанной преобразователями. Результаты исследований показали, что модификаторы ржавчины позволяют значительно увеличить срок службы лакокрасочных покрытий в среде минеральных удобрений. 
Обработка прокорродированной поверхности металла преобразователями ржавчины приводит к превращению гидратов закиси и окиси железа в нерастворимые фосфаты, сульфаты и комплексные соединения. 
Таким образом, модифицированные продукты коррозии обладают защитными свойствами и являются хорошо подготовленной поверхностью для нанесения лакокрасочных покрытий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.7.Выбор специальных  покрытий

 

Машины и оборудование земледелия

В сельскохозяйственном машиностроении лакокрасочные покрытия (ЛКП) составляют 85 ... 90 % от общего объема защитных работ. Технические требования к ЛКП машин земледелия, системы покрытий для их отдельных деталей и сборочных единиц приведены в ГОСТ 5282—82. Эти же требования для тракторов, двигателей и самоходных шасси, предназначенных для работы в районах с умеренным климатом, изложены в ГОСТ 6572—82. Толщина защитного слоя для однослойного покрытия должна быть не менее 15 мкм, двухслойного — 35 мкм, трехслойного — 55 мкм, четырехслойного — 65 мкм.

Эмаль АС-182 служит надежным защитным покрытием более 5 лет. Рекомендуется следующая система: грунты ВЛ-08 и ГФ-0119 — по одному слою; эмаль АС-182 — два слоя.

Для улучшения эксплуатационно-технологических свойств в эмаль можно вводить модифицирующие добавки в виде полиметилсилоксана марки ПМС-200А и дифенил- гуанидина. Оптимальная концентрация добавок — 1 % по массе. Эмаль с этими добавками технологична при нанесении ее любым методом [21].

На Минском тракторном заводе изделия окрашивают меламино-алкидной эмалью МЛ-152. Она более технологична, чем ранее использовавшаяся эмаль ПФ-133.

Для окраски сельхозмашин первым слоем разработана водоразбавляемая эмаль ВПЭ-1179.

Водоразбавляемые лакокрасочные материалы по сравнению с грунтовками и эмалями на органических растворителях имеют ряд преимуществ. Они не токсичны, взрыво- и пожаробезопасны, при их использовании улучшаются санитарно-гигиенические условия труда, уменьшается загрязнение окружающей среды. Краски на водной основе можно наносить на влажную поверхность, что исключает необходимость в сушке изделий после промывки и позволяет сократить производственные площади и отдельные единицы технологического оборудования.

При восстановлении защитных покрытий и ремонте машин требуется особая подготовка поверхности. Ее проводят в соответствии с ГОСТ 9.402—80. Методы подготовки выбирают исходя из групп сложности поверхности, размеров и материала изделия, степени и характера загрязнений. Технологические процессы подготовки поверхности должны включать мойку изделий, обезжиривание, удаление ржавчины, частичное или полное удаление старой краски, пайку и правку.

Для удаления старых ЛКП применяют смывки. Их наносят обычно кистью. Для повышения эффективности смывки АФТ-1 вводят ортофосфорную кислоту. Отслаивание или вздутие ЛКП устраняют щеткой или шпателем. Затем изделие при использовании смывки АФТ-1 промывают растворителем 645 или смывкой СД; после удаления ЛКП смывкой СП-7 изделие промывают водой с последующей сушкой или протиркой ветошью. Старую масляную краску можно удалить составом, который приготовляют из 1,3 кг негашеной извести, 0,45 кг поташа и воды. Смесь доводят до мазеобразной консистенции, очищаемую поверхность покрывают смесью на 12 ч; после этого краска удаляется без затруднения.

При удалении ЛКП с деталей или узлов методом погружения целесообразно применять смывки СП-б, АТФ-1 либо один из щелочных растворов.

При восстановлении защитных ЛКП окрашивание можно проводить без удаления продуктов коррозии. В этом случае используют модификаторы коррозии. Для ускорения реакции преобразования модификаторы подогревают до температуры 60 ... 80 °С.

При восстановлении покрытий окраску подразделяют ка капитальную, профилактическую и ремонтную. Профилактическую окраску выполняют при мелких повреждениях покрытия, ремонтную — при разрушении 15 ... 50 % покрытия, капитальную — при разрушении более 50 % покрытия [22].

Восстановление защитных покрытий рекомендуется производить лакокрасочными материалами, имеющими марку прежних или аналогичных им.

При восстановлении и ремонте защитных покрытий окрашивание осуществляют кистью, валиком, пневматическим или безвоздушным распылением, а также распылением в электрическом поле в соответствии с требованиями ГОСТ 9.105—80.

 

Физико-химические свойства смывок

Машины земледелия подвергаются коррозионному разрушению не только в процессе эксплуатации. Ввиду сезонности работ и узкой специализации комбайны, жатки, плуги, бороны и т. п. используются только в определенное время года и ограниченные сроки. Остальное время машины находятся на хранении. Требования к хранению сельскохозяйственной техники изложены в ГОСТ 7751—79.

После завершения полевых работ машины устанавливают в помещениях, под навесом или на открытых площадках. Сначала их очищают от грязи скребками. Для мойки используют передвижные или стационарные моечные установки, а также агрегаты, применяемые при техническом обслуживании (АТО-1500Г, АТО-АМ, АТО-1768 и др.). Для наружной мойки можно применять мониторные передвижные моечные машины (ОМ-5285, ОМ-5360, ОМ-5362). При очистке и мойке деталей и узлов, снимаемых с машин для консервации, можно использовать стационарную моечную установку ОГР-49ЭО. Мойку проводят горячей водой с добавлением синтетических моющих средств (МС-6, МС-8, Лабомид-101, Лабомид-102, Лабомид-103, Аэрол). Для временной защиты от коррозии и консервации машин и механизмов используют углеродные и ингибированные консервационные смазки. При консервации двигателей внутреннего сгорания, редукторов и других механизмов применяют рабочие масла, в которые добавляют ингибирующие присадки (АКОР-1, МДСА-11, КСК, КП-2, МНИ-7 и др.). Добавление присадок в моторные и автотракторные масла обеспечивает надежную защиту деталей двигателей и редукторов на весь сезон хранения машин. Характеристики моющих средств, смазок и ингибирующих присадок подробно изложены в специальной литературе.

Из металлических покрытий для защиты от коррозии земледельческой техники нашли применение цинковые, хромовые, никелевые, алюминиевые и комбинированные покрытия. Их получают электролитическим осаждением, металлизацией, нанесением из расплава. Наиболее широкое распространение получило цинкование. Часто его осуществляют погружением защищаемого изделия в ванну с расплавленным металлом.

 

Оборудование животноводства

Для защиты от коррозии металлоизделий, эксплуатирующихся в помещениях животноводства и кормопроизводства, могут быть использованы как неорганические (металлические) и неметаллические, так и органические покрытия. В зависимости от агрессивности среды лакокрасочные материалы выбирают в соответствии с требованиями ГОСТ 25112—82.

Монтажные заготовки, детали и сборочные единицы систем водоснабжения, вентиляции, отопления, стойловых ограждений, нестандартное оборудование изготовляют на специализированных заготовительных предприятиях Госагропрома СССР. Их защита от коррозии регламентируется отраслевым стандартом ОСТ 70.0004.0014—82, который предусматривает системы покрытий

При соблюдении требований к подготовке поверхности, «режимов нанесения и сушки приведенные в этом стандарте покрытия обеспечивают надежную противокоррозионную защиту в течение 3 ... 6 лет.

Покрытия для защиты от коррозии металлоизделий в помещениях животноводства и кормопроизводства должны быть безвредными для животных [23]. Такими свойствами характеризуются эмали МЛ-12-02, ХВ-785, ЭП-140, ЭП-773, ХВ-1100; их применение разрешено Госагропромом СССР. В хозяйственном и пищевом водоснабжении Минздравом СССР разрешены для использования грунтовки В Л-02, В Л-023, эмали ХС-710, ХС-558, ХС-769, органосиликатные материалы ВН-30 и С-2.

В животноводческих помещениях создаются благоприятные условия для протекания процессов биоповреждений конструкций оборудования и сооружений. Для подавления жизнедеятельности микроорганизмов, которых обнаружено более 100 видов, применяют методы защиты, в том числе введение в покрытия бактерицидных и фунгицидных добавок (олово и кремнийоргани- ческие вещества, бензальдегид, салициловый альдегид и др.), перечень которых приведен в части I справочника.

Для комплексной защиты от коррозии биоповреждений машин и оборудования животноводства могут быть применены и полимерные покрытия: при контакте с водой — поливинилбутиральная композиция ПВЛ-212, эпоксидные композиции П-ЭП-177 и П-ЭП-219, полиэтилен с 5 % окиси хрома, пенопласт А; при работе в микроклимате животноводческих помещений — П-ЭП-177, П-ЭП-219, П-ЭП-1130у, ПВЛ-212; при приготовлении и транспортировании кормов — П-ЭП-219; при контакте с навозом — П-ЭП-177, П-ЭП-219.

Полимерные материалы можно наносить в электростатическом поле высокого напряжения вихревым напылением и другими способами. При толщине слоя 100 ... 110 мкм долговечность таких покрытий составляет 5 ... 8 лет.

Из металлических покрытий наиболее широкое применение получили цинковые. Их наносят на стальной профилированный настил, кровлю, несущие элементы каркасов зданий (формы, прогоны, балки) и поверхности трубопроводов водоснабжения и отопления, систем вентиляции и стойловых ограждений. Цинкование может быть надежным способом защиты от коррозии металлоизделий при толщине получаемого из расплава защитного слоя: для свинарников-откормочников — 40 ... 60 мкм, для свинарников-маточников — 40 ... 45 мкм, для коров