2.3 Ремонтные композиционные материалы

Новые возможности в технологии ремонта открывает использование композиционных материалов. Ремонтные композиционные материалы (Реком) состоят из полимерной матрицы и дискретного наполнителя. Основой прочности сцепления Реком-металл является молекулярное взаимодействие полимерной матрицы композиционного материала с металлом ремонтируемой поверхности. В процессе полимеризации молекулы полимера соединяются в макромолекулярные цепи, которые переплетаются с дисперсными частицами дискретного наполнителя, образуя сложную трехмерную структуру.

Изменение механизма упрочнения позволяет отказаться от термического и механического воздействия на ремонтируемую поверхность в процессе восстановления изношенных деталей оборудования, поэтому технологию Реком называют холодной молекулярной сваркой.

Реком изготовляют на месте ремонта путем смешивания приготовленных в заводских условиях компонентов композиционного материала, поставляемых в двух упаковках. Обычно смесь пастообразна и наносится на ремонтируемую поверхность шпателем.

Некоторые смеси жидкие, что позволяет наносить их с помощью кисти или краскопульта. Смесь имеет хорошее сцепление с поверхностью черных и цветных металлов, а также практически со всеми другими материалами конструкционного или функционального назначения, которое сохраняется после затвердевания смеси. Затвердевший композит обладает свойствами металла, поэтому его можно обрабатывать металлорежущим инструментом.

Реком не токсичны, не выделяют летучих веществ в процессе полимеризации. Ремонт выполняют без нагрева и без применения какого-либо оборудования. При этом не предъявляют высоких требований к квалификации исполнителя.

Реком активно применяют более 30 лет. Их производством занято много зарубежных фирм, которые предлагают российским предприятиям широкий ассортимент Реком. В их многообразии по рекламным проспектам фирм рядовому потребителю непросто разобраться. Реком отечественной разработки практически не применяют ввиду отсутствия их промышленного производства и соответствующей информации потенциального потребителя. Все это препятствует широкому распространению передовой технологии ремонтно-восстановительных работ.

Опыт специалистов академии в области создания и применения современных композиционных материалов в изделиях новой техники передовых отраслей машиностроения позволяет рекомендовать вниманию потребителей различные Реком (табл. 4).

Таблица 4

Характеристика ремонтных композиционных материалов

Область применения	Марка	Характеристика
1	2	3
Аварийный ремонт машин и оборудования	Реком-21	Прочно соединяется с замасленными поверхностями, что позволяет ликвидировать утечку нефтепродуктов из различного рода емкостей и трубопроводов, а также трансформаторов, радиаторов и других деталей без прекращения производственного процесса. Время отверждения 15 мин
	Реком-32	Для аварийного ремонта влажных поверхностей и подводного ремонта. Можно применять при температурах ремонтируемой поверхности до -20 °С. Время отверждения ≤ 10 мин.
	Реком-24	Представляет собой бандаж с нанесенным на него композитом. Смоченный водой бандаж туго наматывают на поврежденное место. Через 30 мин бандаж молекулярно схватывается с ремонтируемой поверхностью. Не токсичен, не горит, бснзо- и маслоустойчив, работоспособен при температуре от -150 до 6000 С.
	Реком-1	Аварийная аптечка
		Ремонтный карандаш серого цвета в расфасовке 0,125 кг. Компоненты Реком в микрокапсулированном виде размещены в одной упаковке. Требуемое количество отрезают ножом и разминают до однородности, после чего наносят на ремонтируемую поверхность. Время отверждения 7 мин. После отверждения обладает свойствами металла. Имеет универсальное назначение.
	Реком-01	Ремонтный карандаш зеленого цвета. Расфасовка и способ применения аналогичны Реком-1. Имеет прочное соединение с влажными поверхностями. Предназначен для подводного ремонта.
Продолжение таблицы 4
	Реком-5	В аэрозольной упаковке 0,5 л. Предназначен для демонтажа ржавых резьбовых соединений.
	Реком-3	В расфасовке 0,075 кг. Время отверждения 10 мин. После отверждения обладает свойствами резины.
	Клей	Универсальный, в расфасовке 0,02 кг. Склеивает практически любые материалы в течение 1 мин.
Восстановление работоспособности деталей, эксплуатируемых в экстремальных условиях	Реком-4	Рекомендуется для герметизации горячих разъемов. Выдерживает нагрев до 450 °С и перепад давлений до 3 МПа.
	Реком-34	Предназначен для ремонта высокотемпературных узлов оборудования с рабочей температурой до 500 °С.
	Реком-6	Для восстановления изношенных деталей, работающих в условиях абразивного воздействия жидких сред (насосов, теплообменников, задвижек, клапанов и др.). Рабочий ресурс восстановленных деталей превышает ресурс новых.
Восстановление геометрии рабочей поверхности машиностроительной продукции	Реком-2	Универсального назначения. После затвердевания композит обладает свойствами металла, обрабатывается обычным металлорежущим инструментом. Рекомендуется для восстановления валов, посадочных размеров, резьбовых и шпоночных соединений, ремонта блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, царапин и задиров трущихся поверхностей, устранения дефектов литья, трещин корпусов машин и др.
	Реком-31	Обладает низким коэффициентом трения. Рекомендуется для восстановления рабочих поверхностей подшипников скольжения.
	Реком-3	Предназначен для ремонта и восстановления деталей из полимеров и резины. Выпускаются пастообразные (для восстановления изношенных деталей) и жидкие (для отливки новых деталей) составы.
Продолжение таблицы 4
Защита рабочей поверхности технологического оборудования от воздействия рабочей среды	Реком-9	Обеспечивает идеальное выравнивание на микроуровне рабочей поверхности детали, контактирующей с жидкой средой, что резко снижает ее гидравлическое сопротивление.
	Реком-11	Антикоррозионное покрытие. Противостоит действию кислот, щелочей и других промышленных химически активных сред.
	Реком-10	Антиабразивное покрытие. Защищает детали от жидкофазной коррозии и эрозии в условиях абразивного воздействия.
Защита промышленных зданий и сооружений от термомеханического и химического воздействия внешней среды	Реком-12	Предназначен для замены экологически опасной асбестовой теплоизоляции трубопроводов, баков, цистерн, вентилей, бойлеров и др.
	Реком-13	Бесшовный кафель. Защищает стены промышленных сооружений от химического и механического воздействия.
	Реком-14	Водо-, пыле- и грязеотталкивающее прозрачное покрытие. Защищает здания и сооружения от атмосферного воздействия. Покрытие служит 10 лет.
Герметизация деталей машин и рабочих емкостей агрегатов	Реком-34	Рекомендуется для герметизации сварного шва, литых деталей, гидроцилиндров и другой машиностроительной продукции с тонкими волосяными трещинами
Восстановление функциональных свойств деталей машин	Реком-41	Токопроводящий материал. Постоянное удельное электрическое сопротивление 1- 10~2 Ом- м устанавливается через 15 мин после изготовления

Реком классифицированы по технологическим и эксплуатационным преимуществам. Каждый вид Реком может включать различные модификации однотипной продукции производства разных зарубежных фирм, а также аналогичные по свойствам отечественные композиты. Классификация позволяет выбрать оптимальное соотношение уровень затрат – потребительское качество Реком. Потребитель может получить в академии техническую консультацию по выбору Реком и его применению.

В качестве параметра классификации ремонтных композиционных материалов выбрана рекомендуемая область их применения.

1. Аварийный ремонт машин и оборудования. Основное требование к материалам – возможность быстрого устранения последствий аварии, желательно без вынужденного прерывания технологического процесса. Технология ремонта должна исключать применение сложного и громоздкого оборудования, а также работу при повышенных температуре и давлении, которую обычно выполняют высококвалифицированные профессионалы.

Многие фирмы комплектуют выпускаемые ими Реком в ремонтные наборы. Большинство наборов предназначено для ремонта в стационарных условиях независимо от особенностей ремонта в аварийных условиях.

Предлагаем вниманию потенциального потребителя аварийную аптечку (см. табл. 4). Объем расфасовки, и вид упаковки входящих в нее Реком впервые в мировой практике доработаны применительно к требованиям полевого ремонта.

Линейный персонал предприятия, обнаруживший неисправность оборудования в процессе периодического обхода технологической линии, быстро устраняет дефект с помощью ремонтного карандаша из аварийной аптечки. Отремонтированное место может быть усилено путем наложения бандажа с Реком. Для приведения последнего в активное состояние достаточно смочить его водой. Во время плановой остановки технологического процесса аварийный участок осматривают и, в случае необходимости, капитально ремонтируют стационарными средствами.

2. Восстановление работоспособности деталей, эксплуатируемых в экстремальных условиях. К наиболее характерным экстремальным параметрам эксплуатации промышленного оборудования следует отнести высокую температуру и воздействие абразивной среды.

По жаропрочности Реком сопоставим с металлами. Например, для лучших марок жаропрочных алюминиевых сплавов рекомендуемая рабочая температура не превышает 300 ⁰С, за исключением дисперсионно упрочненных сплавов типа САП с рабочей температурой 500 °С. Однако использование их для ремонтных работ по восстановлению изношенных деталей машин проблематично.

Для ремонта эрозионно-изношенных рабочих поверхностей гидравлического оборудования (роторов и корпусов насосов, деталей запорной и регулирующей арматуры и др.) рекомендуется следующая последовательность работ. Макронеровности рельефа устраняют Реком-6, который имеет пастообразную консистенцию и наносится на поверхность шпателем. Микронеровности отремонтированной поверхности с помощью кисти выравнивают покрытием Реком-10 в два слоя. Завершая восстановление детали, с помощью краскопульта наносят два слоя покрытия Реком-9, заполняя субмикронеровности рельефа.

Это снижает гидравлическое сопротивление потока жидкости, что приводит к уменьшению потребляемой мощности гидрооборудования до 10 %. Для технологического обеспечения визуального контроля двух-слойности покрытия композиты Реком-9 и Реком-10 выпускают двух контрастных цветов.

3. Восстановление геометрии рабочей поверхности машиностроительной продукции. Данный вид ремонтно-восстановительных работ преобладает в производственной деятельности ремонтных служб промышленных предприятий различного профиля.

4. Защита рабочей поверхности деталей технологического оборудования от воздействия рабочей среды. Реком, предназначенные для использования в качестве защитных покрытий, изготовляют путем смешивания двух составов. Консистенция смеси жидкая, поэтому наносят се на рабочую поверхность детали кистью или с помощью краскопульта. Это наиболее экономичный способ поддержания работоспособности оборудования, поскольку расходы потребителя сводятся к минимуму, так как необходимо лишь периодически обновлять защитное покрытие. Нанесение его на рабочую поверхность нового оборудования позволяет увеличить его ресурс в 2 – 4 раза. Рабочий ресурс отремонтированной детали превышает ресурс новой.

Представленные в классификации антикоррозионные покрытия Реком-11 включают достаточно обширную номенклатуру применительно к конкретной специфике химического потенциала рабочих сред промышленного оборудования.

В табл. 4 представлены также Реком для защиты промышленных зданий и сооружений от термомеханического и химического воздействия внешней среды, герметизации деталей машин и рабочих емкостей агрегатов и восстановления функциональных свойств материала, специфика применения которых не требует комментария.

Приведем примеры ремонтно-восстановительных работ универсального назначения, выполненных силами заводских специалистов с использованием продукции известной германской фирмы Бельзона, выпускающей наиболее широкий ассортимент современных Реком.

При ремонте машиностроительной продукции Реком применяют для восстановления изношенных посадочных мест подшипников на валу и в корпусе агрегата. При восстановлении вала традиционным способом – наплавкой – возникают температурные напряжения, что приводит к его деформированию. Кроме того, наплавленный вал вынуждены подвергать последующей термообработке. Восстановление посадочных мест в корпусных деталях, изготовляемых преимущественно из чугуна, традиционными термическими способами еще более сложно и менее технологично. Реком для восстановления посадочных мест применяют многие предприятия различных отраслей промышленности.

Применение Реком эффективно при восстановлении герметичности литых и сварных деталей с тонкими волосяными трещинами.

Широко применяют Реком для устранения аварийных трещин и вырывов чугунных стенок блока цилиндров и блок—картера двигателя внутреннего сгорания, ремонт которых традиционными способами затруднен. Объектами ремонта были как автомобильные, так и судовые двигатели отечественного (6НВД36, 8НВД48) и зарубежного (8NVD-48-2A, 6TsP52,5/72, 8P32) производства. площадь единичной несплошности стенок достигала 200-300 мм.

Реком используют для устранения коррозионных повреждений плоских поверхностей разъема газовых и паровых турбин, а также эрозионных повреждений корпусов и роторов гидронасосов, запорной и регулирующей арматуры, для ремонта трубной решетки теплообменников и деталей станков, в том числе крупногабаритных.

Наиболее широко применяют как за рубежом, так и в России композит универсального назначения Реком-2, который под разными названиями выпускают все зарубежные фирмы. Технологическим и эксплуатационным свойствам Реком-2 зарубежного производства не уступают ремонтные композиционные материалы отечественной разработки: Реком-КР и Реком-Б. Технология основана на использовании отечественного сырья промышленного производства и воспроизводит свойства, а не химический состав и рецептуру зарубежного аналога, т.е. обладает патентной чистотой. Поставки осуществляются на договорной основе по ценам существенно ниже рублевого эквивалента цены зарубежного аналога. Возможна передача технологии с организацией производства Реком на месте потребления.

Реком-КР обладает тиксотропными свойствами, т.е. может быть использован для ремонта поверхностей с отрицательными углами наклона, допускает нанесение слоя толщиной 10 мм и более, его покрытие на металле выдерживает без трещинообразования термоциклирование (нагрев до 150 ⁰С и охлаждение в жидком азоте). Рекомендуется применять для выравнивания макронеровностей поверхности несиловых конструкций, ремонта трансформаторов, радиаторов, топливных баков, косметического ремонта крупногабаритных отливок и поковок, кузовных работ и др.

Реком-Б выдерживает напряжение сдвига по стыку со сталью 20 МПа. его предел прочности при сжатии г 100 МПа, что соответствует параметрам зарубежного аналога. Рекомендуется использовать для устранения дефектов крупногабаритных чугунных отливок и аварийных трещин, вырывов и других дефектов корпусных деталей, царапин и задиров поверхностей трения, для восстановления посадочных мест на валу или в корпусе агрегата, шпоночных канавок и резьбовых соединений и др. Композит является базовым для последующего модифицирования его свойств применительно к конкретным условиям использования.