Способ защиты от коррозии металлической поверхности


 


Владельцы патента RU 2252274:

Общество с ограниченной ответственностью "ПАОЛ" (RU)

Изобретение относится к машиностроению, точнее к технологиям защиты металлов от коррозии, и может быть использовано для повышения коррозионной стойкости в условиях эксплуатации при больших контактных и сдвигающих нагрузках. Способ включает нанесение на металлическую поверхность защитного покрытия с последующей модификацией прилегающего к покрытию слоя основного металла глубиной не менее 0,2 мм и созданием между модифицированным слоем и покрытием пограничного подслоя, содержащего как модифицированную структуру, так и вещество защитного покрытия.

 

Изобретение относится к машиностроению, точнее к технологиям защиты металлов от коррозии, и может быть использовано для повышения коррозионной стойкости изделий из углеродистых сталей в условиях эксплуатации при больших контактных и сдвигающих нагрузках.

Известен способ защиты металлической поверхности изделий из углеродистых сталей от коррозии, включающий нанесение защитного покрытия (см. “Конструкционные материалы”. Справочник под общей редакцией Б.И.Арзамасова, М., Машиностроение, стр.474, 1990).

Недостатком данного способа является невысокая коррозионная стойкость поверхности в условиях больших контактных и сдвигающих нагрузок, приводящих к образованию трещин в защитном покрытии и даже к его отслоению от основного металла.

Целью предлагаемого изобретения является повышение коррозионной стойкости защищенной поверхности в условиях больших контактных и сдвигающих нагрузок, создающих напряжения величиной до 90% от предела текучести материала.

Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем нанесение на поверхность защитного покрытия, после нанесения защитного покрытия высокоэнергетическим источником тепла модифицируют прилегающий к покрытию слой основного металла глубиной не менее 0,2 мм, а между покрытием и модифицированным слоем создают пограничный подслой, содержащий как модифицированную структуру, так и вещество защитного покрытия.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

На поверхность защищаемого изделия любым известным способом, например осаждением из соляного раствора, наносится защитное покрытие, например, фосфат марганца. Затем его подвергают воздействию высокоэнергетическим источником тепла, например лазерной установкой. Плотность мощности излучения не должна превышать 5×10 Вт/м для исключения возможности расплавления основного металла и нарушения при этом целостности защитного покрытия. При воздействии лазерного луча на поверхность происходит быстрый разогрев зоны воздействия с последующим быстрым охлаждением путем отвода тепла вглубь основного металла за счет его теплопроводности. Таким образом, происходит закалка основного материала на определенную глубину, зависящую от плотности мощности излучения и скорости перемещения луча по поверхности, с образованием мартенситной структуры, обладающей повышенной твердостью и прочностью. Глубину модифицированного, т.е. закаленного, слоя подбирают опытным путем, исходя из величин действующих на поверхность контактных нагрузок, но не менее 0,2 мм, потому что меньшие значения не обеспечивают достаточной прочности и жесткости модифицированного слоя для защиты от местных деформаций, приводящих, в свою очередь, к возникновению трещин в защитном покрытии.

Происходящий при воздействии луча на поверхность рост температуры усиливает диффузионные процессы в зоне разогрева, приводя, тем самым, к взаимному обмену веществом между модифицированным слоем и защитным покрытием и образуя пограничный подслой, в котором содержатся как модифицированная структура, так и вещество защитного покрытия. Наличие пограничного подслоя усиливает адгезию защитного покрытия с основным металлом и приводит к лучшему сопротивлению отслаивания покрытия при воздействии на защищаемую поверхность больших сдвигающих нагрузок, повышая и коррозионную стойкость поверхности.

Повышается коррозионная стойкость поверхности, также, при воздействии больших контактных нагрузок, нормальных к поверхности, вследствие ее меньшей деформации, обусловленной наличием модифицированного слоя с повышенной прочностью толщиной не менее 0,2 мм. Меньшая деформация поверхности определяет, в свою очередь, меньшую деформацию защитного покрытия, способствующую сохранению целостности покрытия.

Полученный эффект повышения коррозионной стойкости является тем неожиданнее, что известные технологии лазерного термоупрочнения углеродистых сталей (см., например, А.Г.Григорьянц, А.Н.Сафонов “Основы лазерного термоупрочнения сплавов”. М., Высшая школа, 1988) без плавления поверхности обусловливают образование неоднородности структуры после лазерного воздействия, что является предпосылкой для ухудшения коррозионной стойкости металла.

Предлагаемый способ компенсирует указанный недостаток созданием условий для сохранения целостности предварительно нанесенного защитного покрытия, которое, при этом, эффективно выполняет свои функции по предотвращению возникновения и развития коррозионных процессов в основном металле.

Пример.

Десять муфт для насосно-компрессорных труб, изготовленных в соответствии с требованиями ГОСТ 633-80, покрытых фосфатом марганца при их выдержке в ванне с раствором соответствующих солей и подвергнутых лазерной обработке вышеописанным способом, участвовали в опытно-промышленной эксплуатации при капитальном ремонте нефтяных скважин на Северном месторождении АО “Варьёганнефтегаз” г. Радужный Ханты-Мансийский автономный округ. Предлагаемым способом были обработаны только внутренние резьбовые поверхности муфт. В течение трех месяцев эксплуатации трубы вместе с муфтами периодически складировались под открытым небом, где подвергались действию атмосферных осадков. Время хранения на складе составляло не менее одного месяца. В результате все поверхности труб и муфт, как незащищенные (наружные поверхности труб), так и фосфатированные (включая резьбовые участки других муфт, эксплуатировавшихся вместе с десятью опытными), оказались покрытыми сплошным слоем ржавчины, тогда как ни на одном из десяти резьбовых участков с лазерной обработкой не было обнаружено даже следов коррозии.

Эти результаты получены после того как муфты 25 раз подвергались операциям свинчивания-отвинчивания с трубами с моментом затяжки 150 кГм при последующем после свинчивания воздействии осевым усилием величиной 33-37 тонн. Длительность воздействия составляла от десятков минут до десятков часов.

Способ защиты от коррозии металлической поверхности изделий из углеродистых сталей, включающий нанесение на нее защитного покрытия, отличающийся тем, что после нанесения защитного покрытия высокоэнергетическим источником тепла модифицируют прилегающий к покрытию слой основного металла глубиной не менее 0,2 мм, а между покрытием и модифицированным слоем создают пограничный подслой, содержащий модифицированную структуру упомянутую и вещество защитного покрытия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химико-термической обработке преимущественно жаропрочных никелевых сплавов. .

Изобретение относится к способам защиты низкоуглеродистой стали от коррозии в нейтральных водных средах с помощью ингибиторов, добавляемых к коррозионным средам, в частности, с помощью цинк-фосфонатного ингибитора, содержащего 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновую кислоту и растворимую соль цинка.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к комплексной химико-термической обработке, химическому нанесению никельфосфористого покрытия и последующей термической обработке специального мелкоразмерного и тонколезвийного режущего инструмента для обработки минералов, конструкционных керамик и деталей из прецизионных сплавов при изготовлении ЭРД МТ (космических микродвигателей) и может найти применение также в электронике, приборостроении, ювелирном деле.
Изобретение относится к производству стальных изделий с металлическим покрытием и может быть использовано при изготовлении цилиндрических изделий с хромированной поверхностью.

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться при массовом выпуске стальных деталей с антикоррозионным азотированием. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении стальных деталей машин и инструмента с поверхностным упрочнением. .

Изобретение относится к области химико-термической обработки жаропрочных никелевых сплавов и может быть использовано при проведении горячего изостатического прессования (ГИП) охлаждаемых лопаток турбины стационарных, энергетических и транспортных газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам химико-термической обработки полу- и теплостойких штамповых сталей. .

Изобретение относится к химико-термической обработке, преимущественно к упрочнению литого режущего инструмента из быстрорежущей стали для повышения износостойкости и теплостойкости поверхностных слоев.
Изобретение относится к области радиационно-пучковых технологий модифицирования материалов и может быть использовано при получении конструкционных материалов, обладающих уникальными свойствами, для применения в двигателестроении, в авиационной и химической промышленности.

Изобретение относится к способам изготовления деталей с упрочненной рабочей поверхностью, в частности к способу получения многослойного покрытия на стальной или чугунной поверхности.

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к способам радиационной модификации изделий с износостойкими покрытиями на основе карбида и нитрида титана.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при нанесении покрытий газотермическими методами. .

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к формированию защитных покрытий, и может найти применение при ремонте и восстановлении различных деталей.

Изобретение относится к машиностроению и ремонту машин, в частности к восстановлению изношенных внутренних и наружных цилиндрических поверхностей. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном и энергетическом газотурбиностроении для защиты деталей ГТД и ГТУ (форсунок, жаровых труб и т.п.) от высокотемпературного окисления и коррозии.
Изобретение относится к области нанесения покрытий напылением. .

Изобретение относится к инструментальному и основному производству, а именно к высокоэффективным технологиям финишного поверхностного упрочнения металлорежущего инструмента.

Изобретение относится к покрытию металлических материалов и может быть использовано для защиты поверхности слябов титановых сплавов от газонасыщения при нагреве под горячую деформацию.
Изобретение относится к поверхностной обработке деталей с получением упрочненного слоя в процессе изменения физико-химических свойств и может быть использовано как при новом производстве двигателей летательных аппаратов, конструкций энергетики, в газовой, нефтяной, электронной промышленности, так и для восстановления изношенных деталей перечисленных агрегатов.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам нанесения износостойких карбидохромовых покрытий, и может быть использовано для защиты поверхности изделий из титана и его сплавов от воздействия агрессивных сред, абразивного износа и высоких температур.
Наверх