Pokudin_-_Tekhnologia_sudoremonta_-_2007

140

Для притирки стальных, чугунных и бронзовых деталей часто используют три сорта притирочной пасты ГОИ (Государственного оптического института), отличающиеся цветом и достижимым качеством поверхности.

Для притирки закаленных и легированных сталей используются алмазные пасты AM и ACM с числовым обозначением размеров фракций абразивного порошка в них. Так паста АМ10/7 имеет максимальный размер фракций 20, а минимальный 7 мкм.

(Более подробно о сортах и составах паст см.приложение и справочную литературу). Имеется несколько приемов притирки.

!. Совместная притирка —обе детали, образующие пару, обрабатываются одновременно, совместно. Таким образом обрабатывают иглу форсунки совместно с распылителем, клапана поршневых насосов с их гнездами, клапана газообмена ДВС их гнезда и т.д. Недостатком этого способа является прогрессирующее при повторениях искажение геометрических форм (конусов) поверхностей, приводящее к снижению качества уплотнения и уменьшению ресурса пары.

2. Раздельная притирка. Каждая из деталей, образующих обрабатывается отдельно. Плоские детали могут обрабатываться на доводочных плитах, конусные с помощью специального инструмента - притира. Это позволяет не только восстанавливать чистоту запирающих поверхностей, но и восстанавливать правильную геометрическую форму, увеличивая тем самым наработку до отказа. При выборе материала для доводочной плиты или притира необходимо понимать, что твердость этих элементов должна уступать твердости обрабатываемой детали. В этом случае часть абразивных осколков будет внедряться в притир, защитят его от износа и ускорят обработку —царапание - рабочей детали. Если притир будет тверже, то абразивы внедрятся в саму деталь, замедлят ее обработку и ускорят износ притира. (Это проверено практикой). Поэтому в качестве притиров используют плоские иллюминаторные стекла, чугунные или бронзовые притиры.

метод обработки деталей узлов уплотнения. Достигается высокая производительность, точность формы и обеспечивается наиболее длительный ресурс, но требует специального оборудования. На судах для обработки выхлопных клапанов и их седел широкое применение получили переносные станки фирмы «Крисс-Марин».

Ручное опиливание. С помощью плоских и круглых напильников обрабатывают кромки деталей, на которых появляются заусеницы, начальные трещины, убираются острые кромки газовыпускных окон цилиндровых втулок, восстанавливая профиль и убирая зоны, способные давать сколы чугуна, вызывать поломку поршневых колец.

В практике судоремонта известны случаи калибрования мотылевых шеек ДВС путем опиливания без демонтажа коленчатого вала, описанные в специальной литературе.

4.5. Ремонт методом сварки и наплавки металлов Это один из самых эффективных и распространенных методом ремонта, позволяющий восстановить прочность и размеры деталей и конструкций. Он

142

широко используется для ремонта корпусов судов, судовых устройств,

трубопроводов систем, паровых котлов и т.д.

Судоремонтныв предприятия оснащены большим ассортиментом сварочного оборудования. Имеется оно и на судах для производства работ в

специально оборудованном помещении.

Однако следует иметь ввиду, что для достижения качества ремонта следует знать о возможных отрицательных последствиях сварки и наплавки и

способах их предупреждения.

1. Возможные отрицательные последствия, присущие сварке и наплавке. Они проистекают из специфики самого процесса сварки металлов,

сопровождаемого нагревом до температур плавления металла, довольно быстрым охлаждением и неизбежной усадкой (уменьшением объема) наплавленного металла. Рассмотрим основные из них, существенно влияющие на качество ремонта.

Возникновение остаточных напряжений.

Остывающий и уменьшающийся в а)

объеме наплавленный металл «тянет» прилегающие участки конструкции на себя.

конструкции, оказывающей сопротивление сближению (рис.4.10,6). В этом случае размер А остается неизменным, а усадка

металла сварного шва неизбежно вызовет напряжения растяжения, стремящиеся разорвать соединяемые части или сам сварной шов. Усадочные

143

напряжения, например, наплавленного на втулку металла проявляют себя изменением ее внутреннего диаметра. В практике судоремонта этот эффект иногда используют для восстановления плотности посадки крупногабаритных

втулок на валах.

В зависимости от свойств материалов и жесткости конструкции могут возникать напряжения, сопоставимые с пределом порочности и тогда уже при остывании сварного шва или наплавленного металла возникнут трещины. Встречаются ситуации, когда остаточные напряжения в сочетании с рабочими вызывают разрушение. Поэтому при подготовке и выполнении сварочных работ должны предприниматься меры по обеспечению минимального уровня

пропорциональности обязательно соответствуют упругие деформации, что сопровождается изменением размеров и формы: нарушением цилиндричности,

144

холодные зоны. Поэтому для металлов, склонных к закалке, в прилегающих к

сварному шву участках образуются закалочные структуры ЗТВ. Их появление

порождает разнородность структуры и провоцирует электрохимическую коррозии. Не случайно в этих зонах краска отслаивается, сварные швы корпусов судов часто коррозируют сильнее, чем прилегающие зоны (рис.4.12).

Потеря материалами антикоррозионных свойств.

Нержавеющие стали, бронзы, латуни могут утратить свои антикоррозионные свойства после проведения сварки и наплавки во время ремонта. Очаги коррозии могут возникнуть на лопастях гребных винтов, в защитных облицовках валов, в рабочих колесах насосов, в элементах теплообменных аппаратов, арматуре и т.п. Причиной этого является образующаяся неоднородность химического состава. Чему способствует неправильный выбор присадочного материала, неравномерность выгорания составляющих компонентов сплавов (особенно легко выгорают цинк, алюминий, кремний).

Высокая пожароопасность. В практике выполнения сварочных работ известно много случаев пожаров. Не случайно так много внимания этому уделено в правилах техники безопасности выполнения ремонтных работ на судах.

2. Методы повышения качества сварки и наплавки.

Борьба с остаточными напряжениями, С этой целью разработан и используется большой арсенал средств. Вот некоторые из них.

145

Стремление к минимальному объему наплавляемого металла. При одинаковой толщине свариваемой конструкции этот принцип можно реализовать выбором формы разделки кромок сварного шва при одинаковом доступе к его корню

(рис.4.13).

Проведением релаксации напряжений.

Сохранность напряжений обусловлена наличием упругой деформации. Если деформацию из упругого вида перевести в пластический, то на ее сохранение уже не потребуется усилий и напряжений. Например: если мы растянули или сжали пружину и хотим сохранить ее новую длину, то должны будем все время поддерживать уровень приложенных усилий. Если материал низкого качества или велики усилия, то может произойти подсадка пружины, потеря ее упругих свойств и на поддержание ее новой длины уже никаких усилий не требуется —мы их снимаем, а форма не восстанавливается.

Релаксацией напряжений называется самопроизвольное их снятие благодаря переходу упругих деформаций в пластические при неизменности их общей величины.

При ремонте элементов из пластичных материалов релаксация напряжений протекает самопроизвольно и завершается в течение коротких промежутков времени. Так происходит с корпусными конструкциями судов. При сварке сталей с повышенным содержанием углерода, серых чугунов, хрупких сплавов, приходится использовать специальные меры по обеспечению релаксации: применение высокопластичных присадочных материалов (для чугунов никель и медь), производство нагрева зоны сварки и замедленное ее охлаждение. Однако надо иметь ввиду, что полностью снять остаточные напряжения можно только проведением низкотемпературного отжига, что в условиях СРЗ не всегда удается использовать. Поэтому вместо отжига иногда

1

146

прибегают к наложению с высокой силой тока лишнего, «отжигающего» валика, который впоследствии можно удалить.

Компенсацией усадки металла. Как известно, в сварном шве и прилегающих зонах возникают при остывании растягивающие напряжения, не исчезающие, если нет релаксации. Если же создать условия, при которых одновременно с остыванием зоны наплавки и усадки будет происходить и сжатие этой зоны, то напряжения взаимноуничтожаются. С этой целью используют следующие меры. До начала заварки трещины в стальной конструкции можно забить клин, раздвинуть ее края и в прилегающих зонах создать упругие сжимающие напряжения (рис.4.14). Заварку начинают от концов трещины к ее середине постепенно выбивая клин, вызывая за счет этого сжатие зоны сварки и компенсацию усадки.

Другой прием, особенно подходящий для хрупких металлов, заключается в предварительном нагреве таких зон, которые будут способствовать расхождению кромок трещины до сварки (рис.4.15).

При многослойной наплавке бронзовых облицовок производят проколачивание пневмочеканом каждого слоя, приводящее к осаживанию и раздаче металла, компенсирующей усадку (рис.4.16). Неизбежно возникающий наклеп металла будет устраняться при наплавке следующего слоя. Используются и другие приемы компенсации.

Рациональная последовательность процесса сварки. При заварке длинных трещин и наплавке металла на больших площадях стараются не допустить суммирования процесса усадки и нарастания напряжений от этого. Рассмотрим примеры.

147

Если производить заварку трещины, находящейся в жестком контуре (корпус судна, фундамент и фундаментная рама с присущими им ребрами жесткости) от одного конца до другого «напроход», то по мере формирования и остывания шва он будет играть роль жесткой распорки, препятствующей сближению кромок трещины. Возникающие напряжения в сварном шве будут тем выше, чем ближе шов к концу трещины. Если провести заварку зрещины в том же направлении, но обратноступенчатым способом (рис.4.17), то результирующие напряжения окажутся в несколько раз меньшими. Заварку обратноступенчатым швом трещин корпусных конструкций длиной более 300 м PC считает обязательной.

При наплавке изношенных участков коллекторов котла их разбивают на

несколько зон (рис.4.18). Наплавку проводят в зоне 1, затем 2 и т.д., избегая последовательной наплавки смежных участков. Наплавку в смежных зонах проводят взаимноперпендикулярными валиками. Таким образом, избегают суммирования напряжений. Если наплавка производится в несколько слоев, то новые валики накладывают поперек нижележащих.

Предупреждение нежелательных деформаций.

На масштабы деформации и короблений влияет наличие степеней свободы соединяемых частей, когда они без всякого сопротивления способны

148

значительно отклоняться от исходного состояния (см.рис.4.9). Потому главным

инепременным условием предупреждения является жесткое крепление и фиксация взаимного положения соединяемых элементов. Этого добиваются винтовыми прижимами, наложением электроприхваток по периметру намечаемого сварного шва.

Второе важное условие заключается в том, что прижимы можно убирать лишь после того, как произойдет релаксация напряжений. Иначе деформации все равно не избежать.

Следует указать еще 2 простых приема, используемых при сварке и наплавке. Это наложение уравновешивающих симметричных Х-образных швов

икольцевая наплавка валов. Во время приварки полки таврового соединения ее сначала закрепляют. В дальнейшем сварку ведут в шахматном (уравновешивающем) порядке.

Предупреждение образования ЗТВ. Как уже указывалось, образование ЗТВ происходит у материалов, склонных к образованию закалочных структур.

Применительно к сталям эта склонность проявляется при величине углеродистого эквивалента Сэ > 0,30%, величина которого определяется из выражения:

Сэ = С + а ■Сг + Ъ ■Ni + с ■ Мп + d ■М о , %

Где: С - % содержание углерода; Cr, Ni, Мп —содержание других элементов в стали; a,b,c,d —соответствующие им коэффициенты.

Необходимость учета легирующих добавок обусловлена тем, что все они повышают склонность стали к закалке.

Если величина Сэ < 0,30% ЗТВ не образуются и обычно никаких особых мер предпринимать нет необходимости. (По требованию Регистра в ряде случаев соответствующие меры предупреждения охрупчивания металла принимают при меньшем содержании Сэ).

При С, > 0,30% требуется предварительный и сопутствующий нагрев зоны сварки до температур 150-400°С. Уровень нагрева зависит от величины С, (Подробнее о величинах коэффициентов и уровне температур см.справочники

149

по сварке). Нагрев деталей позволяет снизить температурный перепад в зоне сварки и замедлить охлаждение, что и обуславливает исключение образования закалочных структур. В некоторых случаях, как при наплавке сплава «стеллит» подогрев клапана производят до 700°С с замедленным охлаждением (рис.4.19).

Иначе неизбежно растрескивание наплавленных хрупких слоев из-за растягивающих напряжений при усадке горячих слоев на холодной тарелке. Особо следует остановиться на методах сварки чугуна. Вместо горячей сварки требующей особых условий, часто предпочитают проводить холодную, сварной

нагрева и наплавки клапанов

необходимо для того, чтобы избежать отбела серого чугуна в околошовной зоне (и избежать ЗТВ).

Аналогичным образом поступают при производстве сварки и наплавки нержавеющих сталей аустенитного класса (например, в элементах СЯЭУ. Замедленное охлаждение сильно разогретых зон влечет выделение феррита и возникновение двухфазной структуры, провоцирующей электрохимическую коррозию, что недопустимо.

Предупреждение потери антикоррозионных свойств.

Для предупреждения возникновения разнородного химического состава и структуры принимают следующие меры.