929

воздухе в подвешенном состоянии в течение 24 ч. В данном случае, четырехкратным окунанием достигается единая равномерность и толщина покрытия пластинки, характерная для каждого из испытуемых АСМ.

Для выявления хода коррозии в процессе испытания периодичность съемов образцов установлена программами лабораторных и полевых испытаний.

После проведения испытания с пластин снимают АСМ фильтровальной бумагой и ватой, последовательно уайт-спиртом и ацетоном, согласно рекомендациям [46, ГОСТ 9.907-83], затем высушивают.

Анализом методов испытаний (подразд. 1.3) установлено, что при оценке ЭС АСМ необходимо решить важные научно-практические задачи [67–69]. Одним из путей решения этих задач является разработка метода ускоренных лабораторных испытаний ЭС АСМ, позволяющего устранить недостатки существующих методов.

Для реализации предлагаемого метода необходимо провести: выбор материала контрольных образцов металла и смазки; ранжирование и установление номинальных режимов атмосферных воздействий; выбор информативного показателя; обоснование режимов проведения испытания и количества циклов испытаний (продолжительность); получить зависимость для прогнозирования срока службы защитного покрытия.

3.1.1. Ранжирование и выбор сталей для исследований

Анализом технической литературы установлено, что в автотракторостроении наиболее распространены стали обыкновенного качества (маркапредставитель Ст. 3) и качественные стали (марка-представитель сталь 08).

Для проведения исследований, учитывая требования ГОСТ 9.054-75, допуски по взаимозаменяемости образцов и распространенность отдельных марок сталей, выбраны стали Ст.3 и сталь 08.

0 5 10 15 20 25 30

Удельный вес применения, с учетом взаимозаменяемости марок сталей, %

Рис. 3.1. Применение сталей в автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении по маркам

61

Таблица 3 . 1 Взаимозаменяемость отдельных марок сталей [6]

В качестве заменителей указаны марки сталей, обеспечивающие примерно те же или несколько лучшие механические свойства по сравнению с заменяемыми сталями, применение которых наиболее целесообразно по экономическим соображениям.

Рис. 3.2. Применение сталей в автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении по группам

3.1.2. Ранжирование и выбор АСМ для исследований

Ассортимент современных антикоррозионных смазочных материалов, применяемых для временной противокоррозионной защиты МТ, представлен группами, имеющими наиболее характерные марки-представители, подобранные с учетом взаимозаменяемости, описанной в подразд. 1.2.

62

Назначение и рекомендуемый способ применения наиболее распространенных АСМ приведен в табл. 3.2 [25].

Таблица 3 . 2 АСМ, применяемые для проведения технологического

и технического обслуживания СХТ при хранении

63

3.2. Методика натурного (полевого) эксперимента

При проведении натурных испытаний в течение 2009–2010 гг. были выполнены исследования в условия атмосферной коррозии следующих образцов сталей: Ст. 3 и Стали 08, покрытых консервационными составами К-17, ПВК, Мовиль и Тектил-МЛ.

Цель натурных испытаний:

1.Определение коррозионной стойкости сталей, покрытых защитными составами и оценки защитной способности средств противокоррозионной защиты.

2.Установление сроков сохранения свойств материалов и сохраняемости образцов, а также прогнозирование изменения их показателей, в том числе и гарантийных сроков хранения.

3.Установление климатической стойкости образцов АСМ в условиях, имитирующих реальные условия хранения в части воздействия на них климатических факторов.

4.Исследование характера и кинетики процесса коррозии с целью оценки противокоррозионных свойств металлов и средств противокоррозионной защиты с целью обоснованного выбора для хранения СХТ и разработки лабораторного метода (физической модели) ускоренных испытаний при воздействии различных климатических факторов.

5.Проверка теоретических разработок, выполненных во второй главе диссертации.

Испытания образцов состояли из следующих этапов: экспонирование образцов на открытое хранение; периодические осмотры; регулярное снятие образцов (по плану эксперимента) с испытаний; проведения метеорологической экспертизы снятых образцов и обработки метеорологических данных. Контроль процесса коррозии осуществлялся по показателю коррозии «К». Обработка результатов испытаний проводилась с использованием пакета компьютерных программ.

Для выявления кинетики процесса коррозии стальных пластин и изменения ЭС АСМ был составлен план съема образцов из экспозиции по истечению 1-го, 2-го, 4, 6, 8, 10, 11 и 12-го месяцев опытной консервации.

Участок, на котором на открытом воздухе находились исследуемые материалы, соответствовал требованиям ГОСТ 9.906-83.

Размещение образцов на территории хранения (г. Пенза), по своим климатическим параметрам соответствовал представительскому пункту Умеренного макроклиматического района – г. Москва. Для обоснования возможности размещения участка на территории г. Пенза, был проведен предварительный расчет параметров коррозии пластин с целью возможности убедиться в том, что проведенный натурный эксперимент – воспроизводим [77]. Для этой цели были собраны статистические данные по изме-

64

нениям среднемесячной температуры для городов Москва и Пенза, приведенные в табл. 3.3. Результаты этих данных сведены в табл. 3.4.

Для каждой серии параллельных опытов (месяца) вычислено среднеарифметическое значение функции отклика:

где Т – среднемесячная температура, К (табл. 3.3., 3.4); k – число параллельных опытов, проведенных при одинаковых условиях, k=2.

Таблица 3 . 3 Данные по изменениям среднемесячной температуры

для городов Москва и Пенза

65

Таблица 3 . 4 Эксперимент для проверки воспроизводимости опытов

Таким образом, для первого месяца наблюдений среднеарифметическое значение среднемесячной температуры составляет значение:

Т1= (-5,7-8,1)/2=-6,9 К.

Вычислим оценку дисперсии для каждого месяца:

Для проверки воспроизводимости опытов найдем отношение наибольшей из оценок дисперсий к сумме всех оценок дисперсий – расчетное значение критерия Кохрена:

то опыты считаются воспроизводимыми, а оценки дисперсий – однородными.

66

Соответствующее значение критерия Кохрена G=0,541 определено по таблицам [77] для следующих параметров: Р=0,95; N=12; k=2; f=k-1=2-1=1.

Условие (3.4) выполнено, следовательно, опыты можно считать воспроизводимыми, а размещение участка для экспонирования образцов на территории г. Пенза – обоснованным.

Участок для экспонирования образцов расположен на ровной площадке на естественном грунте с травяным покровом высотой не более 15 см.

На участке отсутствуют: большие водоемы; реки; застаивание талой и дождевой вод – создающих микроклимат, отличающийся от климата района.

Участок отдален от источников загрязнения воздуха: вентиляционных установок предприятий и других устройств, выделяющих большое количество водяного пара, сажи, углекислого, сернистого и других газов.

Размер участка определяется объемом испытаний образцов, а также спецификой образцов. Для проведения натурного эксперимента в течение одного года пластин сталей (50 50 2), покрытых защитными материалами в количестве 192 шт. используется участок площадью 25 м2.

На участке предусмотрена открытая площадка с естественным грунтом, на которой экспонируются образцы. Площадка удалена от одноэтажных зданий и деревьев на расстояние не менее 10-кратной высоты этих объектов. Площадка – квадратная с направлением сторон с севера на юг (5 5). Ограждение участка не мешает свободной аэрации. На площадке располагается стенд для экспонирования образцов под открытым небом.

Ввиду необходимости наличия сложной и дорогостоящей метеорологической аппаратуры и техническими сложностями выполнения регулярных наблюдений и фиксации информации об изменении погодных условий по ГОСТ 9.906-83 допускается использование наблюдений и измерений климатических параметров, проведенных в специализированных организациях. Для регистрации изменений ВВФ использованы статистические данные сайта w.w.w. Meteoprog.ua. [53] по наблюдениям за погодой в г. Пенза (Пензенская обл., РФ) в течение времени проведения испытаний (табл. 3.5).

При контроле состояния образцов проведены замеры показателя коррозии, определяемого по изменению массы за время испытаний. Оценку защитных способностей весовым методом производят по показателю коррозии К (г/м2) – пп. 1.5.10, 1.5.11 (ГОСТ 9.054-75). Защитную способность консервационных материалов оценивают по среднему арифметическому результату значений, определенных на параллельно испытываемых пластинках. При этом расхождение результатов испытаний на отдельных пластинках не должно превышать 20 %.

Пример данных представлен в табл.3.6.

67

Таблица 3 . 5 Фактическая погода в г. Пензе в апреле 2009 г.

Таблица 3 . 6 Величина коррозии Ст. 3 под АСМ после 1 мес. (720 ч)

полевых испытаний

3.3. Методика лабораторного многофакторного эксперимента

Для описания областей применения МТ и защитных материалов условия хранения, транспортирования, периодической и постоянной эксплуатации условно делят на пять категорий: Л – легкие; С – средние; Ж – жесткие, ОЖ – очень жесткие и ОТ – особо тяжелые (специфические) условия. В характеристику условий входят: параметры макроклимата климата – категория атмосферы, особенности макроклимата, климатические варианты и специфика изготовления, хранения, транспортирования, эксплуатации; вид металлических изделий, особенности их конструкции и материалов; вид и особенности применяемых мер противокоррозионной защиты.

68

3.3.1. Параметры макроклимата и условий эксплуатации СХТ

Категория атмосферы определяется условиями, указанными в табл. 3.7. Условия эксплуатации в табл. 3.8., характеристики макроклимата (по ГОСТ 15150-69, ГОСТ 16350-80, СНиП 23-01-99) приведены в табл.3.9 а и б.

Таблица 3 . 7

Категория атмосферы

Таблица 3 . 8

Условия эксплуатации СХТ и АСМ

Изменения параметров для макроклиматических районов можно установить по нормативной документации (ГОСТ 15150-69, ГОСТ 16350-80, СНиП 23-01-99) и по статистическим данным наблюдений метеорологических станций.

69

Таблица 3 . 9 а

Характеристики макроклимата

70