МНОГОСЛОЙНЫЕ СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ТРУБЫ

ЗАЩИТА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА

В СССР совершенствование транспортных систем является важ­ной составной частью народнохозяйственной задачи по увеличению энергетических ресурсов, роста объема добычи и доставки к потре­бителю промышленного сырья. Трубопроводный транспорт твердых материалов позволяет решать крупные задачи по освоению угольных, железорудных и других месторождений наиболее рациональным путем.

Однако недостаточная абразивная стойкость труб снижает эф­фективность их применения. Поэтому в настоящее время все больший объем исследований направлен на разработку новых материалов и способов защиты труб от износа.

В УралНИТИ разработан терыитпо-центробежный способ нанесе­ния износостойкого покрытия на внутреннюю поверхность труб. Он основан на центрифугировании жидкого расплава продукт о і эк­зотермической реакции. Его сущность заключается в размещении в полости трубы термитного порошка, который при ее вращении под­жигается. Тепло реакции используется для подогрева наплавляемой поверхности и расплавления шихтовых материалов, центробежное вращение служит средством формирования из расплава износостой­кого слоя на внутренней поверхности трубы.

Для того чтобы осуществить экзотермическую реакцию между восстановителем А1 и окислителем Fe208 + FeO, необходимо наличие следующих условий: химической чистоты компонентов термитной шихты, соответствующей их грануляции, доведения термитной смеси до температуры начала реакции (1350 °С).

Образующийся в результате термитной реакции расплав в про* цессе вращения трубы разделяется на металлический и оксидный слои.

Термитный шлак, представляющий собой в основном термокорунд,. •всплывает в процессе наплавки на поверхность жидкого металла и, как более легкий продукт, кристаллизуется на нем, образуя туго­плавкий и твердый шлаковый слой. Так как термокорунд обладает повышенной абразивной стойкостью (22 ООО МПа), наружный шла­ковый слой не удаляют с поверхности термометалла после окончания процесса кристаллизации и прекращения центробежного вращения,- а используют как основной износостойкий рабочий слой на внутрен­ней поверхности трубы.

Варьируя параметрами режима нанесения покрытия, можно зна­чительно изменять физико-механические свойства покрытия.

Так, имея в составе термитной смеси 24—25 % алюминия, полу­чаем покрытие, состоящее в основном из корунда а — А1а03 с высо­кой микротвердостью. Однако его нанесение технологически сложно осуществить из-за узкого температурного интервала кристаллиза­ции (Тпл — 2050 °С), вследствие чего трудно избежать трещино - образования.

По этой причине в процессе разработки промышленной техноло­гии пришлось за счет снижения прочностных характеристик повы­сить его деформативную способность. Это достигается путем сниже­ния теплотворной способности термита, т. е. уменьшения содержа­ния в нем восстановителя А1 и повышения содержания окислителя (окалины). Наиболее хорошие результаты были получены при со­отношении А1 : Fe203 = 1:5. Фазовый состав такого слоя состоит из герцинита FeO X А1а03, корольков восстановленного железа, корунда и твердого раствора алюминия в железе.

Анализ полученных результатов позволяет заключить, что окис­лы железа и корольки восстановленного железа практически присут­ствуют только при содержании 17 % алюминия в шихте. Именно за счет этого увеличивается деформативность покрытия, причем трещи­ны отсутствуют. Указанный состав термитной шихты был положен в основу опытно-промышленной технологии производства труб с из­носостойким внутренним слоем типа УралНИТ.