Применение карбонитрации при изготовлении насосного оборудования

10_Statya_0110_Statya_01-01На машиностроительных предприятиях, производящих насосное оборудование, в т. ч. тепловых и атомных электростанций, для повышения надежности и долговечности деталей широко применяется технология их поверхностного упрочнения — газовое азотирование. Применение технологии азотирования имеет целью повышение поверхностной твердости и износостойкости.

Существенным недостатком технологии газового азотирования является большая длительность технологического цикла, достигающая нескольких десятков часов, и повышенная хрупкость азотированного слоя.

10_Statya_01-05Среди процессов, направленных на интенсификацию скорости насыщения сталей азотом, особое место занимает технология азотирования в жидких средах, при которой происходит преимущественное насыщение сталей азотом и углеродом. Жидкостное азотирование в расплавах солей или т. н. «карбонитрация», обеспечивает высокую скорость нагрева, уменьшает термические напряжения и коробление изделий, позволяет регулировать в широких пределах скорость охлаждения после насыщения.

Сущность метода карбонитрации заключается в упрочнении поверхностного слоя изделий из стали и чугуна методом диффузионного насыщения азотом и углеродом в расплаве солей, синтезированных из аммоноуглеродных соединений (меламин, мелон, дициандиамид), при температуре 560‑600°С.

Поскольку данный процесс предполагает одновременное насыщение как азотом, так и углеродом, то в поверхностном слое металла образуются карбонитридные фазы, которые являются более пластичными и не имеют такой хрупкости, как чисто нитридные, получаемые при газовом азотировании.

Технология используется для повышения износостойкости, усталостной прочности и в сочетании с оксидированием — для увеличения коррозионной стойкости. Во многих случаях технология карбонитрации является более выгодной альтернативой таких процессов, как поверхностная закалка, гальваническое хромирование, цементация и нитроцементация и др.

Свойства деталей после карбонитрации во многом зависят от степени легированности сталей. Чем более легирована сталь нитридообразующими элементами (Cr, V, Mo, Al, Ti, W, Mn), тем меньше толщина слоя, но выше его твердость (Рис. 1).

Рис. 1. Распределении твердости по толщине карбонитрированного слоя сталей и чугуна (580°С, 3 ч): 1 — Cr-Ni чугун, 2‑12Х18Н10Т, 3‑30ХГСА, 4‑40Х, 5‑3Х2В8, 6 — сталь 20

Рис. 1. Распределении твердости по толщине карбонитрированного слоя сталей и чугуна (580°С, 3 ч):
1 — Cr-Ni чугун, 2‑12Х18Н10Т, 3‑30ХГСА, 4‑40Х, 5‑3Х2В8, 6 — сталь 20

На этапе внедрения технологии карбонитрации применительно к насосному оборудованию, нами были проведены множественные испытания качества карбонитрированного слоя на сталях 38Х2МЮА, 20Х13, 30Х13, 12Х18Н10Т и др., из которых чаще всего изготавливаются детали проточной части насосов. Кроме того, были проведены натурные испытания насоса Кс 80‑155‑2 с проточной частью, изготовленной из сталей 20Х13 и 30Х13. Перед испытаниями детали (гильза, втулка, барабан, кольца) образующие дросселирующие щели и подверженные нагрузкам от перепада давлений, а также деформациям, вызванным возможной вибрацией насосов, прошли поверхностное упрочнение методом карбонитрации. Насос Кс 80‑155‑2 с карбонитрированными деталями был подвергнут обкатке в номинальном и критическом режимах. В критическом режиме обкатка насоса производилась с ротором, принудительно установленным в соприкосновении с деталями статора. Обкатка велась поэтапно, в общей сложности более 2 часов. После обкатки была проведена ревизия, которая зафиксировала полное отсутствие каких либо повреждений (задиры, наволакивание, истирание и т. п.) карбонитрированной поверхности деталей насоса.

10_Statya_01-02На основании проведенных исследований и испытаний на одном из ведущих машиностроительных предприятий АО «Насосэнергомаш» г.Сумы, изготавливающем широчайшую гамму насосов, была массово внедрена технология жидкостной карбонитрации взамен газового азотирования, а также закалки ТВЧ и износостойкой наплавки применительно к уплотнительным пояскам рабочих колес насосов. В настоящее время по данной технологии упрочнению подвергаются детали щелевых контактов (щелевые кольца и др.), детали проточной части, в т. ч. рабочие колеса, пары трения, обоймы и втулки подшипников скольжения.

10_Statya_01-08Детали торцевых уплотнений насосов, изготавливаемые из аустенитных нержавеющих сталей 12Х18Н10Т (321), 03Х18Н11 (304 / 304L) и т. п., с целью повышения износостойкости ранее подвергались упрочнению методом газотермического напыления. При этом не редко наблюдалось отслаивание упрочненного слоя, что приводило к выходу из строя детали. Применение диффузионного метода упрочнения — карбонитрации, для данных деталей позволило уйти от этой проблемы, сократилось время, затрачиваемое на упрочнение, повысилось качество упрочненного слоя (при глубине слоя порядка 0,05‑0,1 мм, твердость в районе 900-1000HV5)

Внедрение технологии карбонитрации позволило заменить крайне нетехнологичную сталь марки 60Х15МСЛ, которая применялась для изготовления щелевых и уплотнительных колец в закаленном на высокую твердость состоянии, на более технологичную сталь 30Х13, благодаря чему снизилась себестоимость и повысилось качество деталей.

На данном этапе технология жидкостной карбонитрации внедрена и успешно применяется для упрочнения вышеуказанных деталей следующих насосов:

  • конденсатных насосов типа КсВА650–135, КсВа125–55, КсВА125-140;
  • насосов с колесом двойного входа типа Д2500, Д3200;
  • сетевых насосов тепловых станций типа СЭ1250, СЭ2500;
  • насосов откачки утечек типа НОУ12,5, НОУ25;
  • насосов для систем орошения типа Д12500;
  • насосов для АЭС всех типов.

Благодаря применению карбонитрации повысилась надежность, и увеличился межремонтный ресурс работы указанных насосов.

10_Statya_01-07Помимо насосной тематики нашими постоянными заказчиками являются предприятия изготавливающие: центробежные и поршневые компрессоры, редукторы, буровое оборудование, шаровую запорную арматуру, пресс-формы для пластмасс и цветных металлов и др.

У нас есть опыт упрочнения широчайшей номенклатуры деталей: колец, втулок, рабочих колес насосов, корпусов, шестерен, зубчатых колес, вал-шестерен, фланцев, обойм зубчатых, звездочек, пробок и седел шаровых кранов, пальцев, шпинделей, штоков, валов, торсионов, пресс-форм, режущего инструмента из углеродистых, легированных и высоколегированных нержавеющих и инструментальных сталей.

Мы имеем возможность проведения карбонитрации деталей следующих типоразмеров:

детали типа дисков, колец — диаметром до 940мм, высотой до 490мм;

детали типа валов — диаметром до 400мм, длинной до 1800мм (3600 мм по технологии «с переворотом»).

Допускается локальное упрочнение деталей с частичным погружением в расплав.

КОНТАКТЫ:
ОФИС — г. Киев, б-р Перова 5, оф.31, тел. / факс +38 (044) 542‑47‑72; МТС +38 (066) 322‑09‑18
E-mail: kmvs-karbaz@ukr.net
ПРОИЗВОДСТВО И ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ:
г. Сумы, ул. Харьковская,122, тел. +38 (0542) 64‑12‑44;
МТС +38 (099) 351‑66‑15; KS +38 (068) 789‑37‑59
E-mail: karbaz@ukr.net
www.karbaz.com.ua


Комментарии (0)