Эффективность технологических методов устранения дефектов и восстановления тепловодосчетчиков с применением композиционных материалов

Проблема износа в процессе эксплуатации тепло-водосчетчиков в жилищно-коммунальном хозяйстве и на предприятиях сферы сервиса, отраслевой и местной промышленности, невозможность качественного, оперативного восстановления и устранения дефектов традиционными методами особенно остро встала в последнее время. Резко повысилась актуальность использования при ремонте и восстановлении корпусных деталей тепловодосчетчиков композиционными полимерными материалами, а именно металлополимерны-ми композитами и анаэробными материалами.

Основными традиционными методами устранения дефектов является заварка, установка различных заглушек и пробок, заделка эпоксидными замазками и мастиками, пропитка герметизирующими материалами.

Традиционные методы устранения дефектов корпусных деталей являются не всегда эффективными, не позволяют провести ремонтные работы оперативно, требуют значительных материальных и трудовых ресурсов [1].

Сотрудниками Российского государственного университета туризма и сервиса под руководством доктора технических наук, профессора кафедры «Конструкционные материалы» А.Б. Тулинова предложены прогрессивные технологии ремонта деталей и технологического оборудования с использованием композиционных материалов.

В условиях постоянно повышающихся тарифов на энергоносители в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности применение ремонтных технологий на базе композиционных полимерных материалов позволяет не только полностью восстановить работоспособность тепловодосчетчиков и придать им качественно новые характеристики, но и делает возможным снижение себестоимости ремонта и восстановления приборов учёта тепла и воды [1].

Металлополимерные материалы можно классифицировать по следующим признакам [2]:

• —    по макроструктуре (взаимному расположению, типу и форме полимерной и металлической составляющей);

• —    по назначению;

• —    по способу получения;

• —    по природе полимера и металла.

Рассмотрим основные технологии устранения дефектов и восстановления тепловодосчётчиков с использованием композиционных полимерных материалов.

Неплотность в местах фланцевого соединения или их коррозия — одна из причин протечек. Поврежденные участки можно быстро загерметизировать, в отдельных случаях даже без снятия давления.

Данный дефект проточной части доступен ремонту с небольшой разборкой тепловодосчетчика и последующей обработкой поврежденного места.

Эрозионно-коррозионные разрушения как внутренних, так и внешних поверхностей тепловодосчетчика могут быть восстановлены без механической обработки, используя уникальные свойства композиционных металлополимерных материалов — равномерное растекание по поверхности.

Восстановление и устранение дефектов теплово-досчетчиков с использованием композиционных материалов является наиболее эффективной ремонтной технологией. Это обусловлено следующими факторами:

• —    относительной дешевизной полимерных материалов по сравнению с металлами;

• —    простотой их применения;

• —    универсальностью при восстановлении деталей из цветных и черных металлов;

• —    высокой химической стойкостью полимеров к различным средам.

• —    возможностью получения разнообразных, порой уникальных физико-химических свойств полимерных композиционных материалов, часто превосходящих по своим эксплуатационным характеристикам металлы;

• — малой удельной массой полимеров;

— антифрикционными и электроизоляционными свойствами.

Проведенный анализ дефектов корпусных деталей и промышленная апробация технологических методов восстановления и устранения дефектов технологического оборудования на базе двух предприятий (ОАО «Мытищинская теплосеть» и ММК «Мосинтраст») показали широкие возможности применения композиционных материалов в ремонтных технологиях [3,4].

Технологический процесс устранения дефектов те-пловодосчетчиков с использованием анаэробных материалов иногда называют процессом формирования адгезионно-технических систем (АдТС), так как именно от него во многом зависят их свойства, в том числе и показатели надежности. Технологические методы АдТС во многом сходны с методами применения ме-таллополимерных композитов, но в то же время имеют свои отличные особенности. Технологические операции представлены на рис. 1.

Подготовка поверхностей к нанесению анатерма является одной из основных операций процесса и оказывает определенное влияние на адгезионную прочность соединения. Подготовленная поверхность не должна иметь жирных загрязнений, ржавчины и окалины. Цель подготовки поверхности — это обеспечение адгезионной прочности.

Рис.1. Структурная схема технологии устранения дефектов с использованием анаэробных материалов

Выбор и подготовка адгезива – важнейшая и сложная операция технологического процесса восстановления. При широком выборе анаэробных продуктов следует учитывать:

– условия эксплуатации;

– виды нагрузок, в том числе их предельные значения;

– геометрические особенности конструкции;

– необходимые условия отверждения адгезива (температура, давление, время);

– стоимость адгезива, его дефицитность и пр.

Следует выделить необходимые требования к анаэробным материалам:

– адгезив должен обладать тиксотропными свой- ствами, т.е. не должен стекать с вертикальных поверхностей;

– адгезив должен хорошо смачивать любую поверхность, даже в случае, если на ней имеются следы влаги, ржавчины, масла и других загрязнений, так как не всегда возможно провести её очистку и обезжиривание;

– адгезив после старения, выраженного в снижении прочности в результате различных факторов, должен обеспечивать работоспособность изделия;

– адгезив не должен быть хрупким, поскольку в этом случае при вибрационных нагрузках восстановленная поверхность будет быстро разрушаться.

Выбор адгезионного материала должен удовлетво- рять также требованиям надежности и учитывать характеристики анаэробных материалов и технологические особенности их применения.

Нанесение адгезива зависит от его состояния (адгезив может быть жидким, густым, пастообразным, может отличаться по вязкости), а также от конфигурации восстанавливаемой поверхности.

Большое влияние на прочность оказывает толщина нанесенного на поверхность анаэробного материала, оптимальное значение которого может составлять 0,1-0,4 мм. Как увеличение, так и уменьшение толщины анаэробного материала приводит к уменьшению прочности.

Жидкие анаэробные материалы целесообразно наносить из флакона через капельницу, методом окунания, либо используя специальные дозирующие устройства; густые и пастообразные адгезивы – с помощью специальных приспособлений, шприцов, шпателей.

Отверждение происходит в различных режимах и определяется химической природой полимерной матрицы. При этом анаэробные адгезивы отверждаются при комнатной температуре в течение 3–24 часов при отсутствии в соединении кислорода. Нагревом соединения до температуры 60—90ºС можно ускорить процесс полимеризации в 5—6 раз.

Контроль качества восстановленной поверхности чаще всего осуществляется визуально. Таким образом, при создании адгезионно-технических систем на основе анаэробных материалов необходимо правильно выбирать анаэробный адгезив и тщательно разработать технологию восстановления. Только комплексное решение этих вопросов будет обеспечивать надежность склеенных конструкций в процессе эксплуатации.

Как показала практика применения анаэробных материалов при устранении дефектов тепловодо-счетчиков, эта технология имеет ряд преимуществ, основными из которых являются: отсутствие коррозии, снижения требований к допускам, снижение стоимости механической обработки; отсутствие искажения формы конструкций, исключение негерметичности. Поэтому использование анаэробных материалов может быть широко рекомендовано для устранения дефектов те-пловодосчетчиков в жилищно-коммунальном хозяйстве [5].

Применение композиционных материалов (метал- лополимерных композитов и анаэробных материалов) для устранения дефектов и восстановления теплово-досчетчиков обеспечивают повышение жизненного цикла приборов учёта тепла и воды.

Эффективное использование физико-механических свойств полимерных композиционных материалов позволяет значительно снизить трудоемкость ремонта, что обусловливается следующими особенностями их использования:

– технология с использованием полимерных композиций не требует сложного оборудования;

– использование полимерных композиций позволяет заменить сварку, пайку и наплавку;

– применение полимерных композиций позволяет восстановить детали, минуя сложные технологические процессы нанесении материалов и их обработку;

– технология ремонта композиционными материалами отличается значительной экономией энергоресурсов.

Применение композиционных материалов позволяет снизить трудоемкость ремонта на 20—60%, себестоимость работ на 45—60%, сократить расход металлов на 40—50%.Это обусловлено тем, что такая технология не требует сложного оборудования и высокой квалификации рабочего персонала. Основные преимущества технологии ремонта с использованием композиционных материалов заключаются в сокращении сроков ремонта в 5—10 раз по сравнению с традиционными.

Широкое применение прогрессивных ремонтных технологий с использованием композиционных материалов в жилищно-коммунальном хозяйстве и на предприятиях сферы сервиса, отраслевой и местной промышленности призвано обеспечить более высокую надежность и долговечность систем водоснабжения и теплоснабжения.

Таким образом, применение современных технологий устранения дефектов и восстановления корпусных деталей с использованием композиционных полимерных материалов дает возможность эффективно обеспечить допустимые значения эксплуатационных характеристик восстановленных тепловодосчетчиков и рекомендовать приборы учёта тепла и воды к эксплуатации в промышленности и в жилищно-коммунальном хозяйстве.