Коррозионная защита внутренних поверхностей труб тепловых и водопроводных систем вакуумно-диффузионным хромированием
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?крытия металлами, основанный на восстановлении ионов отдельных металлов специально подобранными восстановителями. Преимущество этого метода - сравнительная простота технологического процесса и оборудования и возможность получения слоя покрытия равномерной толщины на деталях любой конфигурации. Весьма заманчива перспектива использования химического метода нанесения металлических покрытий на трубы. Прокачивая соответствующий раствор, можно обеспечить нанесение покрытия на внутреннюю поверхность труб самых малых диаметров (вплоть до капиллярных). Внедрение этого метода в трубную промышленность сдерживается рядом присущих ему существенных недостатков.
Вот главные из них:
.отсутствие высоко производительных растворов для осаждения большинства металлов;
2.трудность регулирования сравнительно небольшой скорости процесса, затухающего во времени;
.самопроизвольное разложение растворов (саморазрядка);
.неполноценное использование сравнительно дорогих солей-восстановителей.
Один из распространенных методов нанесения металлических покрытий на изделия, в том числе и на трубы, - металлизационный. По этому методу покрытия наносят на изделия с помощью специальных аппаратов (металлизаторов) с горелкой газового пламени или вольтовой дугой, расплавляющих подаваемый для покрытия металл, который затем с помощью сжатого воздуха или какого-нибудь газа в расплавленном состоянии наносят на покрываемое изделие. За последнее время все более широкое применение находит плазменный способ, в котором теплоносителем и источником переноса расплавленных частиц к покрываемой поверхности является плазменная струя.
В процессе металлизации расплавленный металл выходит из сопла аппарата со скоростью 130-300 м/с в виде мельчайших капель (диаметром 0,01 - 0,015 мм) расплава. Хотя кинетическая энергия отдельных капель незначительная (4,1861017 Дж) ее достаточно для расплющивания капель металла при ударе о поверхность изделия. Сцепление покрытия с основным металлом осуществляется в результате действия поверхностных сил и зависит от рельефа поверхности.
Металлизационное покрытие отличается большой пористостью. В некоторых случаях для повышения коррозионной стойкости покрытия поры заполняют различными органическими материалами (чаще всего для этих целей применяют растворы битумов, полихлорвиниловых смол, и др.). Метод металлизации имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами нанесения покрытий. Этот метод позволяет использовать относительно простое, не дорогостоящее, серийно выпускаемое оборудование и аппараты сравнительно низкой энергоемкости. Участки металлизации могут быть организованы на небольших площадях.
Металлизационным методом можно покрывать очень сложные сооружения, а также вести ремонтные работы.
К недостаткам металлизационного метода следует отнести неизбежные, сравнительно высокие потери наносимого металла от угара и разбрызгивания, значительную пористость слоя покрытия, а также недостаточную прочность сцепления покрытия с основой (меньшая, чем при нанесении покрытий другими методами). Кроме того, внутреннюю поверхность полых тел (например, труб) малого диаметра и большой длины покрывать трудно.
Диффузионный метод нанесения металлических покрытий осуществляется при высоких температурах и отличается от других рядом специфических особенностей. Механизм образования диффузионных металлических покрытий теснейшим образом связан с процессом диффузии в твердых телах. Этот процесс основа любых методов термической обработки металлов и сплавов, а также физико-химических явлений, связанных с образованием сплавов. При нанесении покрытий диффузионным методом частицы вещества покрытия внедряются в кристаллическую решетку защищаемого металла, поэтому прочность связи покрытия с основным материалом резко возрастает. Наносимое вещество проникает в покрываемый материал тем глубже, чем выше температура и продолжительнее процесс диффузии.
Постепенное уменьшение концентрации наносимого вещества по глубине диффузионного слоя обусловливает менее резкое изменение свойств этого слоя.
В процессе образования диффузионных покрытий в кристаллической решетке покрываемого металла будут происходить тем большие искажения, чем больше разность размеров атомов наносимого вещества и покрываемого металла, поэтому необходимое условие для образования диффузионных покрытий - малое (не превышающее 15-16 %) различие размеров атомов покрываемого металла и диффундирующего вещества. При нарушении этого условия наблюдаются слишком большие искажения кристаллической решетки металла растворителя (металла основы), приводящие к разрыву его атомных связей, т.е. к разрушению изделия.
Второе важное условие образования диффузионных покрытий - достаточная растворимость наносимого элемента в покрываемом металле при комнатной и повышенной температурах. Кроме того, для протекания процесса диффузии необходимо обеспечить контакт металлических поверхностей наносимого и защищаемого металлов.
Если принять, что диаметр атома ? - железа равен 2,5410-10 м, то максимальный диаметр атомов элементов образующих покрытия, не должен превышать 2,9410-10 м. Толщина слоя диффузионного покрытия зависит от температуры и продолжительности процесса его нанесения:
, (1)
где: X - толщина слоя покрытия;
? - зависит от концентрации- время;- коэффициент диффузии.
Коэффициент диффузии можно представить сл?/p>