ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ
МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
Содержание
Введение Электродуговая металлизация
Способы нанесения металлических покрытий для защиты стали от коррозии Выводы Список литературы
Введение
Металлизация конструкций является одним из самых эффективных на сегодняшний день способов антикоррозионной защиты. Технология электродуговой металлизации позволяет сегодня существенным образом продлевать сроки эффективной эксплуатации металлоконструкций, защищая их от агрессивного воздействия
окружающей среды и механических повреждений. Материалы, срок службы покрытия, технология и методы контроля определены ГОСТами 9.304–87, 28.302–89, 28569–90 СНиП 2.03.11–85, РДГМ 01–02 и прочими отраслевыми стандартами РФ. Металлизация позволяет добиваться не простого косметического эффекта, а реально защищать любые конструкции в условиях разных сред.
Электродуговая металлизация
Металлизация - это процесс нанесения мелких частиц металла, нагретого каким либо способом до расплавления, и распыленных газом, на поверхность детали. Металлизация в основном используется для декоративных целей, для заделки трещин и пор в корпусных деталях и реже — для восстановления деталей. Процесс является высокопроизводительным и экономичным, позволяет наносить покрытия от долей миллиметра и до нескольких миллиметров, не вызывает тепловых деформаций (деталь нагревается не свыше 200ºС).
Проволока или порошок непрерывно подаются в зону нагрева, где расплавляются, подхватываются и распыляются струей инертного газа или воздуха на частицы размером от 3 до 300 мкм , которые со скоростью 150-300 м/сек ударяются в специально подготовленную (рваная резьба, канавки, пескоструйная обработка, анодно- механическая обработка и др.) поверхность детали, где расплющиваются и заклиниваются в неровностях поверхности с образованием молекулярных связей. Величина молекулярных связей между частицами больше, чем между частицами и
деталью, поэтому слабым участком является недостаточное сцепление покрытия с деталью. При полете частица окисляется и закаляется, вследствие этого покрытие имеет большую твердость и хрупкость. Из-за этого , а также особой подготовки поверхности к металлизации покрытие, имея хорошую износостойкость (поры пропитываются маслом, а поверхность имеет высокую твердость) , не может работать в условиях знакопеременных нагрузок. Для сравнения, усталостная прочность покрытия, нанесенного металлизацией в 15-20 раз ниже, чем у электролитических покрытий. Использование некоторых приемов ( плазменный нагрев поверхности до температуры сплавления металла и частиц, шовная электроконтактная сварка,…) дает возможность применять металлизацию в производстве.
Рис.1 Схема электродуговой металлизации.
При электродуговой металлизации (рис. 1) две изолированные проволоки подаются с одинаковой скоростью, между ними возбуждается электрическая дуга, металл плавится, газ распыляет металл и подает частицы металла к детали. Электродуговая металлизация - это высокопроизводительный процесс, однако разбрызгивается металла до 40-60%
Современные технологии газотермического напыления позволяют защитить металлические конструкции, сооружения, изделия и различные детали из металла от губительного воздействия атмосферных осадков, агрессивных сред и увеличить срок их службы в несколько раз. Основными преимуществами металлизационных покрытий являются протекторные свойства, высокая твердость, высокая адгезия и возможность нанесения в полевых условиях.
Значительное место среди металлоконструкций, работающих на воздухе и подверженных коррозии, занимают различные емкости и резервуары, опоры контактной сети, судовые надстройки, копры шахт, опоры стальных конструкций, металлические узлы и стальные конструкции электростанций, стальные ограждения и др. В морской воде коррозии наиболее подвержены буровые и добывающие платформы, корпуса судов, портовые и одводные сооружения. Подземные сооружения, трубопроводы, также подвержены коррозии.
Одним из наиболее эффективных способов защиты металлов от коррозии считаются газопламенная и электродуговая металлизация распылением. Процесс металлизации известен давно, и начиная с 50-х годов прошлого столетия, широко применяется для антикоррозионной защиты металлоконструкций. Это доказанная и отработанная технология защиты от коррозии поверхностей стальных конструкций и изделий из металлов и сплавов.
Процесс металлизации распылением заключается в непрерывном плавлении металла,
распылении его на мельчайшие частицы и нанесении на подготовленную методом абразивно-струйной обработки
поверхность. Попадая на металлизируемую поверхность, частицы деформируются, нагромождаются друг на друга
и образуют металлизационное покрытие слоистого строения (Рис. 1). При этом температура изделия в ходе
напыления не превышает 120 °С.
При металлизации сцепление частиц с основанием происходит вследствие шероховатости поверхности и под действием молекулярных сил и носит в основном механический (адгезионный) характер.
Рис.2.
Процесс образования металлизационного покрытия.
Основными недостатками металлизации считались ранее большая пористость, недостаточная адгезия и значительные потери металла при распылении (приводящие к высокой цене). Однако современные установки напыления позволяют снизить пористость до 5-7%, обеспечить коэффициент использования материала свыше 70%. Адгезия напыленного металла многократно превышает адгезию лакокрасочных и полимерных композиций. Для дальнейшего повышения плотности и уменьшения проницаемости покрытий используются разнообразные пропитки, стойкие к воздействию агрессивных сред, а также окраска. Стоимость нанесения металлических покрытий уже с сравнима со стоимостью качественных полимерных покрытий.
Металлические покрытия стойки к истиранию льдами, мусором, выносимым водой. Применение металлизационных покрытий позволяет отказаться от припусков на коррозию, станций электрохимзащиты.
Металлизацию с последующей окраской, используемые для защиты стальных металлоконструкций, называют комбинированными покрытиями, представляющие собой двухслойные системы, нижний слой которых получен металлизацией, а верхний – нанесением лакокрасочного покрытия. Срок службы комбинированных покрытий за счет синергии существенно выше, чем сумма сроков службы каждого слоя в отдельности, поэтому их следует применять для долговременной защиты от коррозии стальных конструкций, которые будут эксплуатироваться в средне- и сильноагрессивных средах внутри зданий, на открытом воздухе и под навесами, а также в жидких органических и неорганических средах.
Металлизация в некоторых случаях - единственный и незаменимый способ предохранения конструкций от коррозии и разрушения. В то время, как гальванические покрытия и цинкование, качественное лакокрасочно или полимерное покрытие возможны только в заводских условиях, металлизационные покрытия можно наносить как в заводских условиях, так и в полевых трассовых условиях, на монтажной площадке (Рис. 2).
Рисунок 3 Металлизация стальных мостовых конструкций в полевых условиях.
Основными антикоррозионными материалами, наносимыми способом металлизации на стальные конструкции и изделия, являются цинк, алюминий и их сплавы. Цинковые покрытия являются коррозионностойкими в морской воде и в условиях морской атмосферы. Наибольшее влияние на скорость коррозии цинка в индустриальной атмосфере промышленных городов оказывает содержание в ней окислов серы, а также других веществ (например, хлора и паров соляной кислоты), образующих с цинком гигроскопические соединения.
Алюминий по своим химическим свойствам очень активен, но в присутствии окислителей быстро покрывается защитной пленкой, резко понижающей его химическую активность. Коррозионная стойкость алюминия зависит от условий, в которых происходит коррозия и регулируется, в основном, стойкостью защитной окисной пленки к среде. Алюминий стоек в горячей и морской воде.