Новейшее поколение NiB покрытий в решении вопросов повышения коррозионной устойчивости, снижения коэффициента трения и увеличения поверхностной прочности. - презентация

1 Новейшее поколение NiB покрытий в решении вопросов повышения коррозионной устойчивости, снижения коэффициента трения и увеличения поверхностной прочности покрываемых изделий , г.Москва, Тел: (+7495) Проспект Мира, д. 119, стр. 537/3 Тел./факс: (+7495) ЗАО « Новые Перфорационные Технологии »

2 1. Общая информация. Обеспечение антикоррозионной защиты – одно из важных направлений при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов газовой отрасли. В настоящее время производители оборудования для газодобывающей отрасли стали уделять особое внимание необходимости защиты металлических деталей от коррозии. Специалисты применяют целый комплекс решений в этой области. Выбор конкретного решения зависит от многих факторов, таких как срок предполагаемой службы оборудования, район в котором размещается данное оборудование, особенности его эксплуатации. Для защиты металла от коррозии применяют различные способы. Легирование стали повышает ее антикоррозионные свойства. Например, совершенную стойкость к атмосферной коррозии показывают нержавеющие легированные стали, содержащие в большом количестве хром, который, образуя на поверхности оксидные пленки, приводит сталь в пассивное состояние. Существенно повышается (в 1,5...3 раза) коррозионная стойкость строительных сталей при введении в их состав меди (0,2...0,5 %). Повышенной стойкости нержавеющих сталей против коррозии способствуют также их однородность и небольшое содержание вредных примесей. Защитные покрытия представляют собой пленки (металлические, оксидные, лакокрасочные и т.п.). Металлические покрытия бывают двух типов анодные и катодные. Для анодного покрытия используют металлы, обладающие более отрицательным электродным потенциалом, чем основной металл (например, цинк, хром). Для катодного покрытия выбирают металлы, имеющие меньшее отрицательное значение электродного потенциала, чем основной металл (медь, олово, свинец, никель и др.). Металлические покрытия наносят горячим методом, гальваническим и металлизацией. При горячем методе покрытия изделия погружают в ванну с расплавленным защитным металлом, температура которого ниже, чем температура плавления изделия (цинк, олово, свинец). Гальванический метод защиты состоит в том, что на поверхности изделия путем электролитического осаждения из растворов солей создается тонкий слой защищаемого металла. Покрываемое изделие при этом служит катодом, а осаждаемый металл анодом.

3 Металлизация покрытие поверхности детали расплавленным металлом, распыленным сжатым воздухом. Преимуществом этого метода защиты металла является то, что покрывать расплавом можно уже собранные конструкции. Недостаток заключается в том, что получается шероховатая поверхность. Металлические покрытия можно наносить также посредством диффузии металла покрытия в основной металл алитирование, силицирование, хромирование, а также способом плакирования, т.е. наложения на основной металл тонкого слоя защитного металла (биметалл) и закрепления его путем горячей прокатки (например, железо медный сплав, дюралюминий чистый алюминий). Оксидирование защита оксидными пленками. Для этого естественную оксидную пленку, всегда имеющуюся на металле, делают более прочной путем обработки сильным окислителем, например концентрированной азотной кислотой, растворами марганцевой или хромовой кислот и их солей. Частным случаем оксидирования является воронение стали. В этом случае на поверхности также создается оксидная пленка, но более сложными приемами, связанными с многократной термической обработкой при температуре ЗО0...40О°С в присутствии древесного угля. Фосфатирование состоит в получении на изделии поверхностной пленки из нерастворимых солей железа или марганца в результате погружения металла в горячие растворы кислых фосфатов железа или марганца. Лакокрасочные покрытия основаны на механической защите металла пленкой из различных красок и лаков. Ванны, раковины, декоративные изделия для защиты от коррозии покрывают эмалью, т. е. наплавляют на металл при температуре °С различные комбинации силикатов. При временной защите металлических изделий от коррозии (транспортировании, складировании) используют для покрытия металла невысыхающие масла (технический вазелин, лак), а также ингибиторы, т. е. вещества, замедляющие протекание реакции (нитрит натрия с углекислым аммонием, с уротропином, ингибиторную бумагу и др.). Плазменное напыление-процесс вакуумного осаждения использует низкое давление и высокую температуру. Металл из паровой фазы наносится на основу в вакуумной камере. Однако, каждый из вышеперечисленных методов не в состоянии решать широкий спектр задач по улучшению эксплуатационных свойств защищаемого оборудования одновременно. Т.е. защищая металл от коррозии большинство покрытий не в состоянии увеличить износоустойчивость поверхности, твердость или снизить ее коэффициент трения.

4 Эксклюзивная технология нанесения NiB покрытия новейшего поколения Представляем Вам новое поколение многофункциональных покрытий – на базе NiB. NiB покрытие представляет собой полуаморфную смесь никель-бора и микрокристаллов, которые растут столбцами из независимых активных точек, вертикально от основы, создавая ровные полушарные завершения. Покрытие наносится путем реакции, известной, как электрохимическое автокаталитическое восстановление, т.е. внешних источников энергии для ее прохождения не требуется. Иными словами процесс нанесения NiB покрытия происходит путем погружения покрываемой поверхности в раствор NiB соединений-методом химического осаждения. В результате все поверхности, доступные для состава (независимо от геометрии), включая внутренние полости, покрываются слоем NiB одинаковой толщины и свойств, независимо от того, из какого сплава или металла изготовлена основа. NiB – Равномерное, очень твердое покрытие, которое гарантирует износоустойчивость и коррозионную устойчивость при температурах в диапазоне от -100 до 1200 °С. NiB покрытие тверже, чем хром, а по коэффициенту трения приближается к Тефлону. Именно эти характеристики и экологическая безопасность процесса делают NiB покрытие настолько более совершенным, чем традиционные покрытия. NiB покрытия можно наносить на чугун, углеродистую сталь, нержавеющую сталь, порошковый металл, титан, алюминий, латунь, бронзу.

5 Структура поверхности – столбиковая, в которой равномерно распределены твердые гранулы бора. Сферические окончания столбцов обеспечивают снижение коэффициента трения более, чем на 70%. Покрытие высокопластично и не боится предельных деформаций. Твердость покрытия обеспечивает уникальную износоустойчивость трущихся частей и узлов, особенно при работе в абразивных средах. В нанесенном состоянии микротвердость NiB покрытия составляет порядка 1000 единиц (по Кнуппу). После термообработки при температуре 400°С твердость составит 1400 единиц (по Кнуппу ). NiB Хромирование Никелирование Инструментальная сталь Структура Твердость

6 Устойчивость к коррозии NiB покрытие предлагает отличные антикоррозионные качества. Состав покрытия характеризуется очень плотной, очень высокой концентрацией никеля, которая распределяется равномерно по всей покрытой поверхности, что способствует высокой сопротивляемости покрытия коррозионным процессам. Способствует антикоррозионным качествам покрытия и его устойчивость к абразивному износу, что надежно защищает покрываемую поверхность даже в условиях воздействия абразивных частиц и агрессивных сред. Покрытие NiB выдерживало испытание солевым спреем (тест ASTM B117) в течение 200 часов без каких- либо признаков коррозии. Экологическая безвредность и технологическая гибкость Состав для нанесения NiB покрытия состоит из никеля, бора, различных солей и органических составляющих в высокощелочном водном растворе. В конце срока службы раствора никель и бор извлекаются и отправляются на утилизацию. Оставшийся водный раствор нейтрализуется кислотой. Это устраняет большинство экологических вопросов, технология экономически выгодная и относительно простая. Процесс нанесения NiB покрытия может быть легко интегрирован в гальваническое производство в части использования стандартной технологии подготовки поверхности.

7 Таблица сравнительных характеристик разных покрытий (в относительных единицах) Покрытие Твердость Rc Пластичность (гибкость) Антикоррозий- ность Равномер- ность нанесения Износо - устойчивость Коэф- фициент трения Общая оценка NiB 5 (88Rc) Хром 4 (72Rc) Карбид Вольфрама 5 (76Rc) Никель 3 (66Rc) Нитрид Титана 4 (74Rc) Тефлон 1 ( - ) Шкала от 1 до 5. Тест проводился на покрытиях толщиной мкм.

8 Общие характеристики NiB покрытия Исключительная твердость покрытия Покрытие обеспечивает защиту от износа и коррозии при высоких температурах и в агрессивных средах Низкий коэффициент трения покрытых деталей и поверхностей Высокая прочность соединения с покрываемой поверхностью Колоновидная структура обеспечивает хороший отвод тепла и препятствует перегреву покрытых поверхностей Равномерность осаждения независимо от геометрии покрываемой поверхности Возможность нанесения практически на любые металлы и сплавы Высокая пластичность нанесенного покрытия Возможность нанесения покрытия толщиной от 3 до 300 мкм Возможность нанесения на другие покрытия Возможность интеграции в существующие гальванические производства (подготовка поверхности, промывки) Экологическая безвредность

9 Области применения Нефтегазовая отрасль Военно-промышленный комплекс Аэрокосмическая отрасль Горно-добывающая отрасль Машиностроение Автомобилестроение Штамповочное оборудование Деревообрабатывающая промышленность Инструментальное производство Бумажная промышленность Охотничье и спортивное оружие

10 Применение NiB покрытия в нефтегазовой отрасли По заказу компании Baker Hughes была разработана технология нанесения NiB покрытия на центробежные скважинные насосы с целью увеличения износоустойчивости насосов, работающих в условиях подъема нефти с большим содержанием песка и серы, что приводило к быстрому абразивному износу вращающихся деталей ступеней насосов. Были покрыты импеллеры и диффузеры, изготовленные из чугуна с высоким содержанием Ni и детали из углеродистой стали марки А400. Необходимость в покрытии насосных ступеней была вызвана тем, что в условиях сильной загрязненности скважин производительность насосного оборудования падала на 50% через 48 часов работы после размещения в скважине, насосное оборудование полностью выходило из строя через 14 дней, после чего его приходилось менять. Испытываемые насосы были покрыты NiB покрытием толщиной 100 мкм и введены в эксплуатацию. Полученные результаты показали, что после 35 суток эксплуатации, производительность насоса уменьшилась менее, чем на 2%. Осмотр насосов не выявил существенных следов износа рабочих частей. Дальнейшие исследования показали, что срок службы насосов с применением NiB покрытия увеличивается в 3-5 раз по сравнению с непокрытыми, в зависимости от характеристик скважин. В настоящее время компания Baker Hughes широко использует технологию нанесения NiB покрытия для увеличения срока службы производимого оборудования. По данным компании UCT Coating

11 Сравнение производительности роторно-вихревого нефтяного скважинного насоса с использованием NiB покрытия (по данным Baker Hughes) Баррелей в день Недели Без покрытия NiB Покрытие Испытание проводилось в Калифорнии в скважине с содержанием песка 12гр/литр

12 Роторы насосного оборудования

13 Статоры насосного оборудования

14 Газовые сепараторы

15 Задвижки, клапаны, вентили Технология защищена патентом на территории РФ, стран СНГ и Прибалтики.