Очищення великогабаритних виробів від захисних покрить при їх відновленні. Ефективність видалення захисної плівки з поверхні основи роторними головками. Математична модель процесу струминного очищення. Рекомендації створення струминних інструментів.
Аннотация к работе
Очищення поверхні трубопроводу при проведенні капітального ремонту відноситься до одного з найбільш відповідальних і трудомістких видів робіт і полягає у видаленні з поверхні трубопроводу старої ізоляції, бруду і продуктів корозії. Зважаючи на значні обсяги гідроочисних робіт, актуальність мінімізації затрат на ведення капітальних ремонтів, підвищення ефективності та якості струминного очищення, яке вбачається в оптимізації процесу взаємодії струменя з оброблюваною поверхнею, в розробці пристроїв та засобів інтегральної дії, а також відповідних технологій обробки, є важливою народногосподарською задачею, розвязання якої дозволить значно скоротити витрати на обслуговування та експлуатацію магістральних трубопроводів, знизить вартість газо-та нафтопродуктів, що особливо важливо для економіки України. Виконання дисертаційної роботи повязано із держбюджетною науковою тематикою кафедри верстатів і верстатних комплексів Кременчуцького державного політехнічного університету, внесеною до плану фундаментальних робіт МОН України «Розвиток теорії руйнування конструкційних матеріалів потужними джерелами енергії» (НДР № 12-ВВК-06 № ДР 0106U002060, 2006 р.) госпдоговірної роботи з підприємством ТОВ ВФ «Взаємодія» на тему «Розробка струминних пристроїв для очищення трубопроводу в польових умовах». науково-дослідною роботою внутрішньовузівського фінансування „Розробка принципів адаптивного керування комбінованими процесами на основі струминного різання” (№ Д/Р 0104U007025, 2004 р., КДПУ, кафедра верстатів і верстатних комплексів); при виконанні зазначених робіт здобувач працював на посадах старшого наукового співробітника, відповідального виконавця теми. 3) дослідити вплив технологічних факторів на показники ефективності, виявити раціональні умови натікання швидкоплинного потоку та раціональні схеми гідроструминного очищення зовнішніх поверхонь магістральних нафто-та газопроводів, розробити математичну модель процесу струминного очищення; Доведено, що використання гідравлічного струменя чистої рідини не дозволяє виконати очищення поверхні до металевого блиску, у той же час використання гідроабразивних струменів є причиною швидкої корозії поверхні внаслідок того, що певні абразивні частинки залишаються на поверхні, створюючи осередки корозії у виді своєрідних «кишень».Установлено, що очищення поверхні тіла труби для подальшого нанесення захисного покриття можливе у кілька способів: шляхом очищення поверхні до рівня, при якому зберігаються початкові показники мікрогеометрії (наприклад, Rz, мкм), глибина дефектного шару (Тв, мм), а напружений стан поверхні (s0max, Ts) не змінюється; шляхом відновлення поверхневого шару із заданими параметрами Rz, Тв та s0max, Ts, при втраті шару матеріалу з поверхні на глибину ht. Тобто підвищення енергетичної ефективності струминного очищення може бути забезпечене у разі, коли з основи буде видалятися захисне покриття, в тому числі, із клейовою основою, без суттєвої зміни топографії поверхні з мінімальними енергетичними витратами при заданій продуктивності процесу. Відтоді якість запропоновано оцінювати за рядом показників, головними з яких є S - середній рівень залишку, що характеризує ступінь очищення поверхні і визначається як відношення площі залишку плівки fnl на оброблюваній поверхні до площі струминного впливу fo, а ефективність - як питомі витрати енергії, що припадають на одиницю якісно підготовленої поверхні. Відтоді, було сформульовано початкові гіпотези: Н1 - ефективність очищення поверхні підвищується у разі, якщо використовуваний струминний інструмент створюватиме таке пульсуюче різнонаправлене навантаження, при якому фрагмент захисного покриття максимально деформуватиметься; Н2 - максимізація подібного навантаження за допомогою прямого та косокутового струменів, що витікають з однієї роторної головки обумовлюється параметрами схеми технологічного налагодження і режимами ведення обробки. Встановлено, що зменшення частоти обертання ротору веде до зниження ефекту бічної дії розтічного струменя, внаслідок чого інтенсивність виникнення зсувних напружень у самій плівці та на межі «плівка-основа» зменшується, і видалення забруднення здійснюється за рахунок повного (до основи) занурення струменя у плівку.Удосконалено комплексну методику теоретико-експериментальних досліджень процесу струминного видалення плівки з поверхні твердого тіла, яка передбачає вивчення топографії поверхневого шару за допомогою растрової електронної мікроскопії та енергодисперсійного рентгенівського мікроаналізу. Сформульовано гіпотезу про те, що процеси струминної ерозії з високою швидкістю поздовжньої подачі відрізняються від процесів струминного або струминно-абразивного різання: руйнування шару відбувається фрагментарно у місцях локалізації дефектів внаслідок високоеластичного деформування шару малоцикловим гідродинамічним навантаженням, з наступним розвитком розривів і утворенням шламу. Проведений комплекс експериментальних досліджень довів, що при використанні станцій з р=80-120 МПА та очисних пристроїв з