автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Противокоррозионная защита молокоохладителей

Российская Академия сельскохозяйственных наук

Всероссийский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка

(ГОСНИТИ)

На правах рукописи УДК 620.197:621.5

ПАВЛОВ Иосиф Александрович

ПРОТИВОКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА МОЛОКООХЛАДИТЕЛЕЙ

Специальность 013.20.03 - Эксплуатация, восстановление

и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

Работа выполнена в лаборатории ресурсосберегающих технологических процессов хранения сельскохозяйственной техники Государственного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского технологического института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГОСНИТИ) и проблемной лаборатории Чувашского сельскохозяйственного института (ЧСХИ)

Научный руководитель - доктор технических ндук А.Э.Северный

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент,

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный изобретатель Российской Федерации, президент Академии наук Чувашской Республики В.Н.Николаев кандидат технических наук, старший научный сотрудник Н.С.Макаров

Ведущее предприятие - республиканское межхозяйственное объ -

на заседании специализированного Совета ГОСНИТИ по адресу: 10942Й, Москва, 1-й Институтский проезд, -ум I.

С диссертацией можно ознакомиться в биб^ ^еке ГОСНИТИ.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу Ученому секретарю специализированного Совета ГОСКИТЙ.

Ученый секретарь специализированного Совета

заслуженный изобретатель Чувашской Республики В.Е.Рязанов

. Защита диссертации

Автореферат разослан

доктор технических наук

М.А.Халфин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Наличие в атмосфере животноводческого помещения и водной охлаждающей среде различных газов и солей приводит к интенсивному разрушению покрытий и локальному коррозионному износу конструктивных элементов молокоохладительных установок. Вследствие образования глубоких питтингов и сквозных разрушений испаритель /5М-1200/ выходит из строя в течение 3...4 лет эксплуатации.

Для защиты отдельных групп поверхностей машин и оборудования в зависимости от условий эксплуатации предусматривается примене -ние дефицитных лакокрасочных систем, поставку которых предприятия лакокрасочной отрасли обеспечивать не могут. В результате потребитель вынужден использовать материалы, долговечность которых в жестких условиях эксплуатации не превышает и одного года. Хозяйства несут большие материальные затраты, связанные со снижением качества молока из-за вынужденных простоев для замены прокорродировавше-го узла оборудования. По итогам 1990 г. потери от продажи недоох -лажденного и разносортного молока хозяйствами Чебоксарского района Чувашской республики составили 80,6 тыс. руб. Лишь разовая утечка фреона через образовавшиеся сквозные разрушения трубчатого испарителя влечет за собой убытки в размере 50,7 руб. /в ценах 1990 г./.

В связи с этим разработка эффективной противокоррозионной защиты молокоохладителей имеет важное народнохозяйственное значение, является актуальной задачей теории и практики защиты металлов от коррозии.

Цель работы заключается в исследовании и оценке защитных показателей традиционных и предлагаемых покрытий с разработкой и внедрением прогрессивного способа нанесения лакокрасочных /ЛКМ/ и кон-сервационных материалов и оборудования для противокоррозионной защиты молокоохладителей.

Объект исследований: покрытия, полученные с помощью газовоз -душного распыления грунтовок ГФ-021, ФЛ-ОЗК, эмалей AC-I82, ПФ-133 и ингибированных водно-восковых составов ИВВС-706М при противокоррозионной защите водосборника, испарителя, оросительной арматуры молокоохладительных установок Т0М-2А, SM-I200.

Методика исследований. В соответствии с программой проведены теоретические и экспериментальные исследования, включающие лабораторные, . натурные; и -.эксплуатационные испытания. При этом использо -вались как стандартные, так и специальна разработанные- лаборатор ■

г ■

ныв установки и измерительные приборы. Исследования проводились с помощью современного научного оборудования. Обработка экспериментальных данных проводилась методами математической статистики с применением

ЭВМ.

Научная новизна. Разработан способ повышения долговечности защитных покрытий, наносимых при ремонтной окраске металлоизделий. Разработана методика определния оптимальных значений удельного содержания углекислого газа в смеси с воздухом; рабочего расстояния между соплом распылительной головки газовоздушного краскораспылителя /ГВКР/ и окрашиваемой поверхность)«; а также предельного-износа деформированного участка испарителя, подверженного локальному коррозионному износу и нагруженного внутренним давлением фреона. Новизна предложенного способа защиты и отдельные конструктивные решения защищены авторскими свидетельствами №№ 914098, 1088812, 1353524, 1616714, 1669573 и 1713667.

Практическая значимость. Разработанная технология нанесения ЛКМ обеспечивает повышение долговечности покрытий и защищаемых изделий и снижение потерь 'ЛКМ при распылении.

Реализация результатов исследований. Технология нанесения ЛКМ и рекомендации по противокоррозионной защите моло'коохладительных установок при эксплуатации внедрены в условиях сельскохозяйственных и ре-монтно-технических предприятий Чувашской республики.

Апробация. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на научных конференциях Чувашского СХИ/г.Чебоксары, 1982...1992гг. на XXI научно-производственной конференции Ижевского СХИ/г.Ижевск, 1982г./, на межотраслевом совещании "Итоги НИР и ОКР по повышению из-носо- и коррозионной стойкости сельскохозяйственных машин и оборудования" /г.Запорожье, 1983 г./, на 3-ей и 5-ой научно-технических конференциях по электрохимии, коррозии и защите металлов в неводных и смешанных растворителях /г.Тамбов,1982, 1986 гг./, на технических совещаниях лаборатории ресурсосберегающих технологических процессов хранения сельскохозяйственной техники ГОСНИТИ /г.Москва, 1982...1992 гг./, секции использования и технического обслуживания машин ученого Совета ГОСНИГИ /1992г./.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, получено б авторских свидетельств.,

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, перечня использованной литвратуры и приложений. Она изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 50 иллюстраций, 26 таблиц, список использованной литературы /163 наименования отечественных и зарубежных авторов/ и 10 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение включав'»' обоснование темы и краткое изложение основ -ного содержания работы.

Долговечность покрытий и металлоизделий молокоохладительных установок и методы их противокоррозионной зашиты /глава I/. Осо - . бенностью эксплуатации испарителя является то, что он помещен в водную охлаждающую среду, содержащую различные минеральные соеди -нения /растворенные, газы, соли и др./, присутствующие преимущественно в ионной форме / ын? , HCOj , SO¡¡~. CL и др./.

Наружные поверхности деформированных участков /изгибы радиусом 50 мм/ трубчатого испарителя с условным проходом 15 мм подвержены воздействию напряжений от внутреннего давления /до 1,25 МПа/ фре -она-12 и коррозионное износу в виде отдельных питтингов глубиной до 2,0 мм.

Конструкторско-технологические и эксплуатационные факторы приводят к интенсивному разрушению покрытий и резкому сокращению ре -сурса испарителя.

Исследованию влияния различных факторов на коррозионный износ сельскохозяйственных машин и животноводческого оборудования и ме -тодов их противокоррозионной защиты посвящены работы А.Э.Северного, Н.Н.Подлекарева, В.Е.Рязанова, И.И.Хилько, В.Н.Дашкова, В.В.Горло, А.Л.Новикова, Г.В.Григорьева, Е.А.Пучина, И.Й.Антонова и др. Основы механохимии твердого тела применительно к проблеме защиты деформированных металлов от коррозии изложены в трудах Г.В.Карпенко, А.В.Рябченкова, Д.Л.Костовецкого и др. Существенный вклад в изуче ние процессов старения и разработку способов улучшения защитных свойств и повышения долговечности покрытий внесли Ю.С.Зуев, В.В. Верхоланцев, М.И.Карякина, А.Т.Санжаровский и др.

Существуют различные противокоррозионные методы воздействия на: металл /травление поверхности, преобразование ржавчины, при -менение ЛКМ/, рабочую среду /ингибирование/, атмосферу /осушение воздуха/,, а также методы, основанные на применении электрохимической защита /протекторной, анодной, катодной/, коррозионностойких материалов /нержавеющих сталей, алюминиевых сплавов, полимеров и др./.

Наиболее приемлемым методом противокоррозионной защиты молокоохладительных установок при эксплуатации является использование -покрытий, полученных пневматическим распылением ЛКМ.

Практика использования указанного метода показывает, что он нуждается в значительном усовершенствовании с точки зрения повышения долговечности покрытий и снижения потерь ЛКМ при распыле -

нии.

Аналитический обзор, проведенный в области применения ЛКМ, показывает, что эффективность путей улучшения защитных свойств и повышения долговечности покрытий зависит от комплекса причин, и в частности, от: пленкообразователей, ингибиторов коррозии, пластифицирующих и стабилизирующих добавок, наполнителей, модификаторов, пигментов, растворителей.

Из анализа путей улучшения защитных свойств покрытий видно, что требуется, разработка оптимальной рецептуры компонентов для конкретной марки ЛКМ, т.е. подход к проблеме повышения стойкости покрытий является индивидуальным, а в ряде случаев недостаточно эффективным- Для практического использования ЛКМ ваяно разрабо -тать более универсальный и эффективный метод повышения долговеч -ности покрытий.

Из путей снижения потерь краски при нанесении необходимо от -давать предпочтение: установлению оптимального расстояния между соплом распылительной головки ГВКР и окрашиваемой поверхностью; введению регуляторов расхода газовоздушной смеси и ЛКМ и устрой -ства ,цля предотвращения подачи и исключения потерь краски через воздушное отверстие в крышке красконаливдаго бачка при окрашива -нии сложных поверхностей.

В связи с вышеизложенным в работе были поставлены и решались следующие задачи:

1. Выявить степень влияния эксплуатационных факторов на про -цессы разрушения покрытий и коррозионного износа деформированно -го участка испарителя и разработать методику определения предельного износа.

2. Провести исследования по изучению влияния углекислого газа на изменение защитных свойств и долговечность покрытий и разработать газовоздушный способ их получения и технические средства для его реализации.

3. Определить основные технологические параметры газовоздуш -ного потока и установить оптимальный режим нанесения ЛКМ.

4. Дать технико-экономическую оценку эффективности противокоррозионной защиты молокоохладительных установок при эксплуатации в условиях животноводческих ферм.

Научно-практические основы обеспечения защиты молокоохлади -телей от коррозии /глава 2/. Проникновение воды через покрытие обусловлено наличием как микроскопической /размер пор от 10"^ до 10"^ мм/, так и субмикроскопической /размер пор от до 10 мм/ пористости. При этом в покрытии могут формироваться замкнутые, полузамкнутые и сквозные поры, наличие которых вызывает резкое увеличение водопоглощения покрытия.

Особенно важна роль адгезионной связи, играющей не меньшую, а в ряде случаев и большую роль по сравнению с проницаемостью пле -нок, т.к. на участках со слабой адгезией возникают анодные зоны, а катодные зоны формируются под покрытием вокруг них. Такая локализация "эффективных" /анодно-катодных/ участков вызывает разви -тие питтинговой коррозии металла, которая усугубляется под влия -н:>ем питтингообразующих факторов охлаждающей среды, в частности, ионов хлора, и напряжений, возникающих в нагруженных элементах. Опыт эксплуатации молокоохладителей показывает, что питтинги сосредоточены преимущественно на внешнем обводе изогнутого участка трубчатого испарителя.

При прогнозировании ресурса необходимо определить предельный износ стенки испарителя /в месте наибольшей глубины питтинга /?л /, расчет которого можно выполнить, используя формулу для определения окружных напряжений в стенке изогнутого /радиусом /? / участ -ка трубы от внутреннего давления р фреона для трубы с толщиной 5

*-Ю.5Гьип>р / /

у <5 ' '

где , /" - соответственно внутренний и средний радиусы в поперечном сечении трубы; у? - угловая координата.

Местное значение толщины 5 можно рассматривать как результат вычитания глубины /7„ питтинга из первоначальной толщины 5а стенки /до начала развития питтинга/. После подстановки полученного ре -зультата в формулу /I/, введения коэффициента питтингообразования, равного отношению, глубины питтинга к первоначальной толщине 6а стенки, и нахождения дифференциала /а.К„ , можно получить выражение, позволяющее определять интенсивность изменения окруж -ных напряжений:

РГ£и /? + 0,5Г1„51п(р /2/

ЬоУ'К„)2 й+глСгнр-

С одной стороны, с увеличением Кп величина Лб^ /аК„ резко увеличивается, что может привести к отказу; с другой стороны, снижается коэффициент запаса прочности Пт = /б^, материала по пределу текучести &02 •

Если взять отношение интенсивностей изменения напряжений /окружных/ /а кп). при текущих значениях К„ и /аК„)я при К„ = О, то оно является функцией •

Отношение предела текучести &аг к величине окружных напряжений также является функцией от К„ : /6^ =,/г(.Кл) . Для определения предельного износа /?* целесообразным является условие минимизации целевых функцийи /2(К„) , соответствующее снижению вероятности отказа и более полному использованию ресурса испарителя /рис. I/.

Для повышения ресурса испарителя необходимо снизить водопогло-щение покрытия и повысить его адгезию с подложкой путем улучшения структуры.

Исследования физико-химических свойств углекислого газа /спо -собность быстро смешиваться с воздухом, хорошо растворяться в ор -ганических растворителях/ позволили сделать предположение о воз -можнэм его использовании при улучшении структуры покрытий путем дополнительного введения в поток сжатого, воздуха при распылении

лкм.

Несмотря на то, -что пневматический метод получения покрытий весьма распространен, но в то же время недостаточно изучен, т.к. сложный комплекс явлений, происходящих при движении распиливающего агента и дроблении струи краски в каналах распылителя и условиях отсутствия твердых стенок, затрудняет создание надежной теории.

В рамках данной работы ограничивались лишь определением ско -роста газовоздушного потока и степени его турбулентности, харак -теризующейся числом Рейнольдса ((с и влияющей на величину потерь ЛКМ при распылении. В результате проведения экспериментов и, ис -пользуя теорию "свободной" турбулентности, определены скорость

МЫ

Рис. I. Зависимость функций лсх„) и /2(К„) от коэффициента питтингообразования К„.

а -

Сплошной линией обозначена сталь 20, штрих-пунктирной - сталь Ст.З

0.5 0,6 0,7 К* 0,9 Кг

потока и число Re для контрольных сечений газовоздушного факела радиусом Пр , ограниченного прямым круговым конусом, на различ -ном удалении от сопла распылительной головки ГВКР:

Re = КиЛ/Пр/^, /3/

где Ка - i7 /л! и mat - скоростной коэффициент, выражающий отношение средней скорости й. к величине ~]/итах'; - кинематический коэффициент турбулентного трения.

Теоретические исследования, проведенные по изучению влияния компонентов водной охлаждающей среды /аммиака, хлора, углекисло -го и сернистого газов/ на защитные свойства покрытий и долговеч -ность деформированных участков трубчатого испарителя, а также скорости газовоздушного потока на потери ЛКМ при нанесении, поз -воляют наметить следующие пути обеспечения эффективной защиты мо-локоохладителей от коррозии при эксплуатации:

1. Снижение пористости покрытия и увеличение адгезионной прочности с металлом введением углекислого газа в поток сжатого воздуха при нанесении ЛКМ.

2. Рациональное увеличение толщины стенки трубчатого испари -теля, позволяющее повысить долговечность деформированных участков, подверженных питтинговой коррозии.

3. Введение регулятора расхода ЛКМ и устройства для окрашивания сложных поверхностей в * конструкцию газовоздушного краскорас -пылителя, а также установление оптимального рабочего расстояния между соплом распылительной головки и защищаемой поверхностью.

Методика проведения исследований по обеспечению противокоррозионной защиты молокоохладительных установок /глава 3/. Исследо- -вание защитных свойств покрытий и коррозионного износа металлоизделий при воздействии жидких агрессивных сред проводили с помощью математической модели имитационного типа, содержащей выходной па -раметр исследуемого процесса Y /функцию отклика/; коэффициенты 60 , 5f , 8г , ... , 6п , В!2 , 6ц , •••&i2...n уравнений per -рессии; кодированное обозначение факторов X, /аммиак/, Хг /уг -лекислый газ/, Х3 /сернистый газ/, Х4 /хдор/.

.Аммиак имитировали раствором НН4ОН , углекислый газ - МагСО} , сернистый газ - NazS04 , хлор - NaCL /табл. I/.

Таблица I

Содержание компонентов водной охлаждающей ■ среды

Уровни

Содержание компонентов, мг/л

НН/ ) НСО3 ! ! С С

Верхний 0,90 5,95 3,12 1,39

Основной 0,70 4,58 2,40 1,07

Нижний 0,50 3,21 1,68 0,75

Имитационная модель имеет вид полинома первой степени:

*В^ВаХ,Хг*61ЛХ^.^ва,шш1,Х,х2...Ха. / 4 /

Гипотезу однородности дисперсий проверяли критерием Кохрена, значимость уравнений регрессии - Стьюдента, адекватность модели -критерием Фишера. Матрица планирования - стандартная.

Скорость газовоздушного потока измеряли анемометром АП I, состоящим из первичного измерительного преобразователя и цифрового измерительного прибора, с точностью до 0,1 м/с.

В электрохимических исследованиях использовали потенциостат П-5848, с помощью которого определяли значение электродного потенциала металла, снимали анодные потенциодинамические поляризацион -ные кривые. Использовали хлорсеребряный электрод сравнения и вспомогательный платиновый электрод.

Рентгенофазный анализ проводился на рентгеновском дифрактомет-ре ДРОН-3 с использованием никелевого фильтра.

Инфракрасные спектры покрытий снимались на спектрофотометре ий - 20 в области частот 400...3800 см .

Исследования структуры и морфологии покрытий проводились на электронном микроскопе РЭМ-ЮОУ. Одна часть образцов подвергалась непосредственному исследованию, покрытия на другой части образцов подвергались умеренному и сильному травлению в парах петролейного эфира.

Подготовку образцов перед нанесением ЛКМ проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 9.905-82. ЛКМ перед нанесением разбавляли до рабочей вязкости по вискозиметру ВЗ-4 согласно стандартам и

техническим условиям на с«.< .«зетствующие марки ЛКМ. .

Скорость коррозии металлоизделий и долговечность покрытий в жидких агрессивных средах определяли согласно ГОСТ 9083-78.

Адгезию определяли по ГОСТ 15140-78 методом решетчатых надрезов.

Испытания покрытий на водопоглощение проводили весовым мето -дом с точностью до 0," г.

Прочность пленки при ударе проверяли на приборе У-1А.

Влияние компонентов водной охлаямающей среды на защитные свойства покрытий и коррозионный износ металлоизделий /глава 4/.

Коэффициенты уравнений регрессии, выражающих водопоглощение покрытия эмалью АС-182 при линейном влиянии факторов водной среды, приведены в табл. 2, из которой следует, что аммиак /Х^/ спо-

. Таблица 2

Коэффициенты уравнений регрессии при линейном влиянии факторов

г , сут| Х0 ! *1 ! X ! 2 ! Х3 1 ^4

2 5,1137 +0,8274 -1,0539 -I,2827 -1,0614

Ю 10,0098 +2,5495 -3,1983 -4,6689 +и,6523

18 19,6910 +2,5233 -4,1460 -7,6950 +6,2070

собствует постоянному увеличению, а углекислый газ /X^ и сернис- • тый газ /Хд/ - постоянно^ снижению сорбции воды в покрытие, а ионы хлора /Х4/ в начальной стадии снижают, а по истечении 10 сут-увеличивают количество сорбированной воды в покрытии.

Результаты исследования переноса коррозионной среды в покры -тия под действием ее компонентов показали, что ионы НН^ и С1~ яв -ляются более агрессивными по сравнению с ионами НЩ и ¿>0*~; ис -пользование эмали АС-182, а также грунтовки ФЛ-ОЗК в качестве самостоятельных покрытий и консерванта ИВВС-706М в качестве защит -ного материала но может создать надежного барьера диффундирующим молекулам коррозионной среды; относительно повышенную устойчивость проявляет комбинированное покрытие /ЕП-ОЗК + АС-182/, однако и оно не устраняет вредного влияния ионов аммония и хлора.

Защитные свойства покрытий находятся в корреляционной зависи-симости друг от друга.

Результаты испытания покрытий на изменение их адгезии свидетельствуют о том,что в большинстве случаев наблюдается прямая зависимость площади разрушения покрытий от их водопоглощения.

На рис. 2 приведены графики изменения коррозионных-потерь стали Ст.З во времени при влиянии компонентов водной среды.

КП, м~ 8

6

4

А

ф"

/ 4 №

0 //

V

4 *.

а)

с. суя

А

А Г

/

// //

//

-1 4

Ю-

а

Рис. 2. Изменение коррозионных потерь Ст.З во времени: а/ при линейном/ 1-контроль; 2-Хр 3-Х£; 4-Хд-, 5-Х^/; б/при парном Л-Х^, 2-Х1Х3, 3-Х2Х3, 4-Х;[Х4, 5-Х2Х4, 6-ХдХ4/; в/

при совместном /1-Х}Х2Х3,2-Х1Х2Х4,3-Х1Х3Х4,4~Х2Х3Х4^ влиянии факторов .

Из анализа приведенных графиков видно, что в указанной среде сталь находится в активной состоянии. Исключение составляет кривая растворения железа в присутствии в воде сульфат-ионов, имеющая вид степенной функции /рис. 2, а, 4/: при С< 7 сут она проходит выше, при Ъ > 10 сут - ниже кривых растворения железа под действием других факторов, т.е. с увеличением времени проявляется тормозящий линейный эффект ионов . Это подтверждает положение о том, что в зависимости от условий внешней среды и продолжительности испытаний один и тот же компонент среды может как активировать, так и ингибировать коррозионный процесс. Однако ингиби-рующий эффект сульфат-ионов нивелируется при парном влиянии с другими компонентами,в частности,хлор-ионами /рис.2 6,6/. ' Коррозионный износ покрытой и непокрытой стали Ст.З в водной среде имеет особенности.Ионы аммония в первом случае стимулируют, в во втором-тормозят этот процесс. Ионы Н С 03. способствуют

4

снижению подпленочной коррозии, не оказывая существенного влияния на коррозию свободной поверхности. Сульфат-ионы оказывают стимулирующее влияние на подпленочную, двоякое - на коррозию незащищенной поверхности. Хлор-ион способствует активации как подложки, так и непокрытой поверхности Ст.З.

Наиболее опасным .является влияние хлоридов, вызывающих питтин-говую коррозию. На рис. 3 приведены графики зависимости остаточного ресурса бос/п испарителя от глубинного показателя коррозии икЬ при различных значениях глубины Ь„ питтинга. Из рис. 3 следует, что при икЬ = 0,5'мм, Ля = 0,5 мм/год остаточный ресурс составляет 4,08 года /при = 2 мм/ и 7,36 лет /при 50 = 3 мм/, т.е. при увеличении толщины стенки в 1,5 раза можно повысить срок службы испарителя в 1,8 раза.

Рис. 3; Зависимость остаточного ресурса испарителя от глубинного показателя коррозии икЬ при различных значениях глубины

^ост*

¿Оды

4

питтинга Ь„ и толщины стенки испарителя

0 0,1 0,2

Повышение долговечности покрытий и защищаемых изделий молоко-охладителей /глава 5/. Результаты испытания покрытия, полученного газовоздушным распылением эмали ЕФ-133 по грунту ФД-ОЗК, при раз-личном удельном содержании <ы. углекислого газа в смеси с воздухом приведены на рис. 4.

Рис.4. Зависимость водопогло-щения /I/, площади разрушения до подложки при проверке на * адгезию /2/, коррозионных по-'" терь Ст.З под покрытием /3/, прочности при ударе /4/ и относительной долговечности /5/ покрытия, полученного газовоз- /7Л душным распылением эмали ПФ- Л* 133 по грунту ФЛ-ОЗК, от удельного содержания углекислого газа в смеси с воздухом <х 30

0)>

0.4

?з

32

- /б

LO

Результаты испытания свидетельствуют об устойчивом улучшении защитных свойств и долговечности покрытий, нанесенных с помощью газовоздушной смеси при оС = 0,53...О,67.

Вероятно, влияние углекислого газа на защитные свейства покрытий связано с процессом их отверждения, т.к. продолжительность взаимодействия газовоздушной смеси с частицами ЛКМ при распыле -нии /не более 0,25 с/ мала по сравнению с продолжительностью естественной сушки.

Выдвинутое предположение о возможном влиянии растворимости /растворимость углекислого газа в бензоле превышает раствори мость кислорода в II раз, азота - 20 раз/ углекислого газа на улучшение структуры покрытия при его формировании не противоре -чит физической сущности явлений, происходящих при этом процессе. Известно, что образование покрытия происходит за счет физическо -го испарения растворителя. Благодаря тому, что растворимость уг -лекислого газа в органических растворителях гораздо выше по сравнению с кислородом и азотом воздуха, подавляющая часть углекисло -го газа уходит вместе с растворителем, а оставшаяся часть, нахо -дясь в' связанном состоянии с "остаточным" растворителем, способ -ствует образованию более мелкопористой структуры пленкообраэова -теля.

Снятие ИК-спектров поглощения консерванта ИВВС-706М, нанесенного воздухом /об = 0/ и углекислым газом /оС = I/, изучение морфологии и структура покрытий при сильном увеличении /кратность увеличения хЮОО/ подтвердили результаты теоретических исследований.

Разработка газовоздушного способа получения покрытий требовала изучения влияния углекислого газа на защитные свойства других систем покрытий, установления оптимальных режимов нанесения ЛКМ и производственной проверки.

Результаты исследований показали, что оптимальные значения удельного содержания углекислого газа в смеси с воздухом при по -лучении системы покрытий /М-ОЗК + ПФ-133/ варьирует в пределах 0,53...0,67, а при получении системы /ГФ-021 + ПФ-133/ - в пределах 0,35...О,45. При этом водопоглощение покрытий снижается в 2,7...3,0 раза, в 2,0...2,2 раза снижаются коррозионные потери подложки и в 1,7...1,8 раза повышается долговечность покрытий.

В табл. 3 приведены отношения максимальной скорости газовоз -душного потока итах /на оси факела/ к средней скорости й по се-

ченшо, а также средней скорости ч к величине у/б^х и числа Рей-нольдса !?е при различных рабочих расстояниях /между соплом распылительной головки ГВКР и окрашиваемой поверхностью/.

Таблица 3

Значения и^*/ и , и- и Кс для различных £

,м 0,10 0,20 0,30 —1- Г 0,40 1 " г.....— ! 0,50

и«»/* 2,62 2,10 1,74 1,62 | 1,46

"/У^Х 1,13 1,09 1,06 | 0,92 ! 0,72

Не 85,8 97,4 107,0 | 102,9 | 87,3

Из табл. 3 видно, что при = 0,30 м поток подвержен более эффективной турбулизации /число /?е имеет максимальное значение/. С точки зрения обеспечения мелкодисперсной структуры окрасочного факела и снижения потерь ЛКМ указанное расстояние является опти -мальным. 00 этом свидетельствуют также результаты определения коэффициента радиальной неравномерности скоростей л"^ и коэффициента потерь ЛКМ Кпт при нанесении.

Установление оптимального рабочего расстояния и введение ре -гулятора расхода ЛКМ при нанесении позволили снизить потери последних на 8...12%. А введение устройства для предотвращения прекра -щения подачи и выброса краски через воздушное отверстие в крышке бачка исключает потери ЛКМ при окрашивании сложных поверхностей.

Производсгвенные испытания, проведенные, в частности, в ус -ловиях ремонтно-технического предприятия, колхоза им. Ленина Чебоксарского района, совхоза "Аликовский" Аликовского района Чу -вашской республики, показали, что обеспечение надежной противо -коррозионной защиты молокоохладителей, предусматривающей использование прогрессивного способа получения покрытий, усовершенст -вованных средств для его реализации, а также рационального конструирования нагруженных элементов с учетом коррозионных проблем позволяет поддерживать парк холодильных машин в исправном состоянии, увеличивает в 1,5...1,8 .раза долговечность покрытий и за -щищаемых изделий, снижает потери ЛКМ на 8...12%.

Внедрение разработанных рекомендаций позволяет получить годовой экономический эффект от: повышения качества молока - 35,2 руб, повышения долговечности узлов - 83,4 руб., снижения потерь ЛКМ -13,0 руб., что в сумме составляет 131,6 руб. в расчете на I мо -локоохладительную установку.

14

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Влияние жесткого микроклимата животноводческих помещений

и водной охлаждающей среды приводит к интенсивному разрушению покрытий и локальному коррозионному износу узлов молокоохладителей. Особенно подвержен локальному разрушению внешний обвод деформированного участка испарителя, выполненного в виде трубчатого змее -вика, нагруженного внутренним давлением фреона и погруженного в водную охлаждающую среду. Вследствие образования глубоких листингов и сквозных коррозионных разрушений испаритель выходит из строя в течение 3...4 лет эксплуатации.

2. Наиболее агрессивными компонентами (по отношению к покры -тиям и защищаемым металлоизделиям) водной охлаждающей среды являются аммиак и хлор, под действием которых на Т5...20% повышаются коррозионные потери металла под покрытием и в 2...5 раз повышается водопоглощвние покрытий.

3. Дополнительное введение углекислого газа в поток сжатого воздуха при нанесении лакокрасочных и консервационных материалов и,удельном содержании в смеси с воздухом, равным 0,35...О,70, обеспечивает:

- снижение водопоглощения покрытий в 2,7...3,0 раза и корро -зионкых потерь металла под покрытием в 1,6...2,0 раза; '

- повышение адгезии, долговечности покрытий и защищаемых из -делий в 1,5..Л,8 раза. Это позволяет рекомендовать данный способ к широкому использованию при защите металлов от коррозии.

4. Эффект влияния углекислого газа в большей степени проявляется при введении его в грунтовочные слои комбинированных покрытий, что сокращает его расход на 45%.

5. Введение регуляторов расхода ЛКМ в конструкцию газовоэдуш -ных краскораспылителей, установление оптимального рабочего расс -тояния между соплом распылительной головки ГВКР и окрашиваемой поверхностью (0,30...0,33 м) обеспечивают снижение потерь' ЛКМ при нанесении на 8...12%. Газовоздушный краскораспылитель для окраши -вания сложных .поверхностей исключает потери ЛКМ через отверстие красконаливного бачка.

6. Увеличение толщины стенки испарителя в 1,5 раза при его защите от коррозии покрытиями, полученными способом газовоздушного

I5

распыления ЛКМ, обеспечивает повышение долговечности испарителя в 1,8 раза.

7. Головой экономический эффект от внедрения рекомендаций по противокоррозионной защите молокоохладительных установок при их эксплуатации в условиях животноводческих ферм в 5 сельскохозяйственных и 2 ремонтно-технических предприятиях составляет 131,6 руб. в расчете на I охладитель.

Основное содержание диссертации опубликовано в слепукгаих ра -ботах:

1. Исследование коррозионного износа деталей молокоохлади -тельных установок/ Краткие тезисы докладов к третьей научно-технической конференции по электрохимии, коррозии и защите металлов в неполных и смешанных растворителях. - Тамбов, 1982. - С.80... 81 / в соавторстве с Рязановым В.Е./.

2. Исследование коррозионной активности вод артезианских скважин/ Совершенствование машин и оборудования, применяемых в жирот -новодстве. - Горький, 1983. - С. 39..,46 / в соавторстве с Ряэа -новым В.Е./.

3. Рекомендации по защите от коррозии молокоохладительных ус -тановок ферм и комплексов. - Чебоксары, 1985. - 17 с. /в соавтор -стве с Рязановым В.Е. и др./.

4. Исследование водопоглощенкя эмали AC-I82 в условиях живот -новодческих помещений/ Вопросы совершенствования эксплуатации машин а сельском .хозяйстве. Рукопись деп. во ЕНПИТЭИагропром, № 656/то

ВС - 68 / в соавторстве с Рязановым В.Е. и др./.

5. Влияние основных факторов па долговечность холодильных ус -тановок и их покрытий в животноводческих помещениях'/ Повышение эффективности вузовской науки и улучшение качества подготовки спе -циалистов с высшим образованием. - Чебоксары, 1990. - С. 80...89.

6. Надежность молокоохладитель-^ных установок животноводческих комплексов в процессе эксплуатации/ Вопросы повышения эффективности использования и надежности сельскохозяйственной техники. Руко -пись деп. во ВНИТГЭИагропром, •№ 136/7 BC-9I.

7. Модифицированная технология консервации сельскохозяйствен -ной техники составом ИВВС-706М/ Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1991, Íf4. - С. 45...47 /в соавторстве с П.учиным Е.А. и др./.

•8. Совершенствование технологии получения лакокрасочных покрытий/ Лакокрасочные материалы и их применение, 1991, № 6. - С. 23... 24 / в соавторстве с Северным А.Э., Рязановым В.Е., Пучиным Е.А. и др./.

9. A.c. 914096. Пневматический краскораспылитель/ Б.и., 1982, № II / в соавторстве с Рязановым В.Е. и др./.

10. A.c. I0888I2. Пневматический краскораспылитель/ Б.и., 1984, № 16 / в соавторстве с Северным А.Э., Рязановым В.Е. и др./.

11. A.c. 1353524. Пневматический краскораспылитель/ Б.и., 1987, № 43 / в соавторстве с Рязановым В.Е. и др./.

12. A.c. I6I67I4. Пневматический краскораспылитель/ Б.и., ■

1990, № 48 / в соавторстве с Рязановым В.Е. и др./.

13. A.c. 1669573. Пневматический краскораспылитель/ Б.и.,'

1991, № 30 / в соавторстве с Рязановым В.Е. и др./.

14. A.c. I7I3667. Способ получения полимерных покрытий и ус -тановка для его осуществления/ Б.и., 1992, №7 / в соавторстве с Северным 4.Э.-, Рязановым В.Е., Пучиным Е.А. и др./.

■ьф-

Подписано к печати 0^.07.92г. Формат бум.60х84/16 Объем. 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 1557

Типография ГОСНИТИ