Підвищення зносостійкості захисних втулок сальникових ущільнень насосів, працюючих в умовах підвищеної корозійної і абразивної активності

Тарельник, В. Б.; Доценко, А. О.; Мотузний, М. М.; Tarelnyk, V.; Dotsenko, A.; Motuznyi, M.

Підвищення зносостійкості захисних втулок сальникових ущільнень насосів, працюючих в умовах підвищеної корозійної і абразивної активності

Тарельник, В. Б.; Доценко, А. О.; Мотузний, М. М.; Tarelnyk, V.; Dotsenko, A.; Motuznyi, M.

URI: https://repo.snau.edu.ua/xmlui/handle/123456789/16218

Date: 2025

Abstract:

Метою роботи є підвищення ефективності вузла сальникового ущільнення (СУ) відцентрового насосу, працюючого в важких умовах корозійного і абразивного впливу, притаманному меліоративним системам, шляхом нанесення на поверхню захисної втулки (ЗВ) комбінованого композиційного покриття (ККП), за рахунок послідовного використання екологічно безпечних методів: цементації електроіскровим легуванням (ЦЕІЛ) + нанесення металополімерного матеріалу (МПМ) + обробка металоріжучим інструментом (МІ) + безабразивна ультразвукова фінішна обробка ( Задачами дослідження були: оцінка впливу різних матеріалів ЗВ на знос та визначення впливу ККП на величину зносу поверхні ЗВ. Авторами з запропонований новий спосіб захисту поверхневих шарів ЗВ СУ насосів, працюючих в важких умовах меліоративних систем, від корозійного і абразивного зношування, який полягає в формуванні на їх поверхнях ККП, нанесених в послідовності: ЦЕІЛ + МПМ + обробка МІ + БУФО, що значно збільшує здатність опиратися зношуванню, та гарантує більш надійну роботу в агресивних середовищах. Матеріали досліджуваних зразків по стійкості проти корозійного і абразивного зношування розподіляються в ряд: 30Х13, 12Х18Н10Т і 40Х. Металеві порошки, які використовують при армуванні ПМ, по ступеню забезпечення найменшого зносу розподіляються в послідовності: порошок нітриду цирконію, порошок карбіду вольфраму і нікелю. Шорсткість поверхневого шару зразків, виконаних зі сталі 30Х13 з ККП, в яких для армування ПМ використовували порошок з нітриду цирконію, після 24 годин іспитів, складає Ra = 2,2 мкм, що відповідно на 4,5 і 40,1 % краще ніж при використанні порошків з карбіду вольфраму і нікелю. Динаміка зношування сталевих зразків, під дією корозії і абразивних часток, характеризується збільшенням з часом її ефективності, що більш відображається на зразках з покриттями, які поступово втрачають вплив на процес зношування властивостей ККП (твердості і захисту від корозії). У зразків без покриттів, з часом на поверхні збільшується кількість зруйнованих ділянок і інтенсивність зношування, хоч і значно менш ніж у зразків без покриття, але вона також має місце. В першому наближенні графіки зношування зразків зі сталі 30Х13, 12Х18Н10Т і 40Х, як з покриттями так і без покриттів, нагадують експоненційно зростаючу залежність.

Description:

The aim of this work is to increase the efficiency of the packing seal unit (PS) of a centrifugal pump operating under severe conditions of corrosive and abrasive impact typical of reclamation systems, by applying a combined composite coating (CCC) to the surface of the protective sleeve (PSl). This is achieved through the sequential use of environmentally safe methods: cementation by electrospark alloying (CESA) + application of a metal-polymer material (MPM) + machining with a metal-cutting tool (MCT) + non-abrasive ultrasonic finishing treatment (NAUFT). The objectives of the study were to evaluate the influence of different protective sleeve materials on wear and to determine the effect of the CCC on the magnitude of wear of the protective sleeve surface. The authors propose a new method for protecting the surface layers of protective sleeves of pump packing seals operating under severe conditions of reclamation systems from corrosive and abrasive wear. The method consists in forming a CCC on their surfaces applied in the following sequence: CESA + MPM + machining with an MCT + NAUFT. This significantly increases wear resistance and ensures more reliable operation in aggressive environments. According to resistance to corrosive and abrasive wear, the materials of the investigated samples are ranked as follows: 30Kh13, 12Kh18N10T, and 40Kh steels. Metal powders used for reinforcing the polymer material, in terms of ensuring minimal wear, are arranged in the sequence: zirconium nitride powder, tungsten carbide powder, and nickel powder. The surface roughness of samples made of 30Kh13 steel with a CCC, in which zirconium nitride powder was used for polymer reinforcement, after 24 hours of testing is Ra = 2.2 μm, which is respectively 4.5% and 40.1% better than when using tungsten carbide and nickel powders. The wear dynamics of steel samples under the action of corrosion and abrasive particles are characterized by an increase in wear intensity over time, which is more pronounced in coated samples that gradually lose the influence of the CCC properties (hardness and corrosion protection) on the wear process. In uncoated samples, the number of damaged areas on the surface and the wear intensity increase over time; although this increase is significantly smaller than in coated samples, it is still present. As a first approximation, the wear curves of samples made of 30Kh13, 12Kh18N10T, and 40Kh steels, both with and without coatings, resemble an exponentially increasing dependence.

Show full item record