Спосіб термодифузійного цинкування

 

Винахід відноситься до хіміко-термічній обробці способом термодифузійного цинкування муфт для обсадних і насосно-компресорних труб в порошкових середовищах з метою захисту різьблення від корозії в атмосферних умовах, агресивних середовищах, підвищення експлуатаційних характеристик деталей, збільшення кількості циклів згвинчування-розгвинчування.

Відомий спосіб термодифузійного цинкування сталевих виробів в порошкових сумішах, що містять цинковий пил в кількості 20 мас.% цинку і більш інертний наповнювач (пісок, оксид алюмінію, вогнетривка глина) - інше. Деталі разом з цинкової пилом завантажують в сталеві заварені або мають фланці і азбестові прокладки патрони і цинкуют при температурі 350-600°C. При використанні цинкової пилу без наповнювача термодифузійне насичення проводять при температурі 350-400°C, а при використанні цинкової пилу з оксидом алюмінію - при температурі 500-600°C (Зільберфарб М. І., Приходько Л. Н. Дифузійний цинкування. Праці Всесоюзного науково-дослідного і конструкторського інституту хімічного машинобудування. - 1959, вип. 28, с. 95-123).

Недоліком відомого способу є висока вартість процесу через використання в суміші бол.% оксиду цинку, знижується товщина одержуваних покриттів. Крім того, при температурах понад 400°C відбувається відпустку термічно оброблених муфт, що призводить до зниження міцнісних характеристик.

Найбільш близьким до пропонованого способу по технічній сутності і досягається результату є спосіб термодифузійного цинкування в порошкових сумішах, що містять цинковий порошок та інертні матеріали (розріджувачі), наприклад, оксид алюмінію, кварцовий пісок, шамот в кількості 25 мас.%. Можливо цинкування сталі в порошкових сумішах, що містять 90 мас.% кварцового піску, але при цьому сильно зменшується товщина покриття. При використанні однорідної суміші з цинкового порошку із середнім діаметром частини 100 мкм використовують кварцовий пісок з частинками діаметром 140 мкм, шамот - 150 мкм, оксид алюмінію - 156 мкм. Порошкову суміш можна використовувати багаторазово, проте, при цьому знижується її криюча активність із-за часткового окислення порошку цинку. Для підтримки активності порошкової суміші в неї періодично додають нові порції цинкового порошку до 10 мас.% (Проскуркін Е. В., Попович В. А., Мороз А. Т. Цинкування. Довідник. - М: "Машинобудування", 1988, с. 403-406).

Недоліком відомого способу є висока ст цинку, а при багаторазовому використанні суміші зменшується товщина покриття.

Завданням цього винаходу є розробка безвідходного способу термодифузійного цинкування з одночасним здешевленням.

Для рішення поставленої задачі в відомому способі термодифузійного цинкування, що включає завантаження в герметичний обертовий реактор сталевих деталей і насичуючої суміші, що складається з інертного носія, активатора, а також від 30 до 60 мас.% високо дисперсного порошку цинку в кількості до ваги завантажувальних деталей, реактор з деталями і насичує сумішшю нагрівають і витримують при 360-380°С в інертній атмосфері, потім охолоджують до температури 20-36°С, при цьому завантажують високодисперсний порошок цинку крупністю 4-60 мкм в кількості 0,05-0,18 кг на 1 м2поверхні сталевих деталей.

Іншою особливістю способу є те, що насищающую суміш завантажують в реактор від 40 до 100 мас.% до ваги деталей.

Ще однією особливістю способу є те, що інертний носій використовують крупністю 60-140 мкм.

Спосіб здійснюють наступним чином.

В герметичний обертовий реактор завантажують сталеві деталі, що підлягають термодиффузному цинкування, і насищающую з�с.% до ваги завантажувальних деталей, з урахуванням конфігурації виробу і його маси. Реактор закривають кришкою з герметичним ущільненням. Реактор встановлюють у обертову нагрівальну установку, де здійснюють нагрів реактора з деталями і насичує сумішшю до температури 360-380°С. Після виходу на задану температуру реактор з деталями і насичує сумішшю витримують при встановленій температурі протягом 1-3 годин, у залежності від необхідної товщини цинкового покриття, а потім охолоджують до температури 20-36°С. Після завершення процесу термодиффузного цинкування реактор відкривають, деталі і суміш витягають.

При завантаженні наступних партій деталей кожен раз додають додаткові порції високодисперсного порошку цинку крупністю 4-60 мкм, необхідного для отримання заданої товщини покриття з розрахунку 0,05-0,18 кг на 1 м2поверхні, при цьому кількість інертного носія залишається постійним. Таким чином, кожен раз цинк повністю витрачається на утворення дифузійного шару.

В якості інертного носія (розчинника) використовують абразивні негигроскопичние матеріали, не вступають в хімічну реакцію з цинком і залізом, крупністю 80-140 мкм. Така дисперсність розчинника являє�тому немає налипання цинкующей суміші на різьбові ділянки деталей.

Якщо брати порошок цинку крупністю менше 25 мкм, його криюча здатність невелика через збільшення оксидної плівки на поверхні цинкового порошку. Покриття виходить нерівномірний і малої товщини. Щоб інертний носій не забивав різьблення на метизах, оптимальна крупність його береться 60-140 мкм. Зі збільшенням крупності порошку носія більше 140 мкм процес цинкування сповільнюється і навіть зовсім припиняється. Оптимальна кількість носія використовується від 30 до 60 мас.% до ваги завантажувальних деталей, що дозволяє отримувати рівномірне покриття по всій поверхні різьби муфт обсадних і насосно-компресорних труб. Якщо носія в контейнері менше 30%, то на різьбі можуть з'явитися ділянки без цинкового покриття. Збільшувати кількість носія понад 100% до ваги деталей недоцільно із-за подорожчання процесу цинкування.

Економічна ефективність і безвідходність способу досягається тим, що зміст високодисперсного порошку цинку в суміші, що дорівнює 0,10-0,20 кг на 1 м2поверхні деталей, що відповідає отриманню необхідної товщини покриття, а кількість доданого високодисперсного порошку цинку для цинкування кожної наступної партії різьблення муфт обсаднцинкового покриття на нову партію муфт використовується свіжий високодисперсний порошок цинку, не знижується криюча здатність цинкующей суміші і немає відходів. Цинкующая суміш постійно перебуває в роботі, і не утворюються відходи виробництва.

Покриття з антикорозійним властивостям не поступається іншим способам термодифузійного цинкування сталевих деталей і витримує багаторазове свинчивание і развинчивание (більше 50 циклів) муфт насосно-компресорних труб.

Даний винахід може бути використано в нафто-газовидобувної промисловості для підвищення корозійної стійкості муфт насосно-компресорних труб. Оцинкована термодиффузним способом муфти дозволять здійснювати більш 50 спускоподъемних операцій з насосно-компресорними трубами, при цьому свинчивание развинчивание різьблення проходить без втрати герметичності і геометричних параметрів профілю різьби, а при проведенні ремонтних і технологічних робіт на нафтогазовидобувних свердловинах, також дозволяють домогтися збереження здатності легко отвинчиваться при підйомі труб навіть після декількох років експлуатації.

Спосіб термодифузійного цинкування сталевих деталей, що включає завантаження в герметичний обертовий реактор сталевих деталей і насичуючої суміші, що складається з інертного носія, активат�з деталями і насичує сумішшю, витримку при 360-380°С в інертній атмосфері і подальше охолодження до температури 20-36°С, відрізняється тим, що використовують високодисперсний порошок цинку крупністю 4-60 мкм в кількості 0,05-0,18 кг на 1 м2поверхні сталевих деталей, насищающую суміш завантажують в реактор від 40 до 100 мас.% до ваги деталей, а інертний носій використовують крупністю 60-140 мкм.



 

Схожі патенти:
Винахід відноситься до способу термодифузійного цинкування сталевих виробів. Проводять підготовку складу для термодифузійного цинкування, що містить порошок цинку, інертний наповнювач і активатор, і обробку в згаданому складі сталевих виробів шляхом нагрівання при температурі 420ºС. Підготовку складу для термодифузійного цинкування здійснюють шляхом додавання в склад, що містить 25-75 вага.% порошку цинку і 75-25% інертного наповнювача, в якості активатора - 0,5-0,8% тетрахлорметану від вагового вмісту порошку цинку, а нагрівання при обробці сталевих виробів у згаданому складі проводять протягом 90 хвилин. Забезпечується підвищення насичує здібності складу. 1 пр.

Спосіб нанесення цинкового покриття і установка для його здійснення

Винахід відноситься до антикорозійної обробки металевих виробів, а саме до нанесення цинкового покриття на вироби з феромагнітних матеріалів шляхом термодифузійного цинкування і до установки, використовуваної для його здійснення. Здійснюють завантаження партії виробів в реторту електричної нагрівальної установки, засипку насичує цинксодержащей суміші в кількості 8-16% від маси цинкуемих виробів, містить 20-25% порошку цинку і 75-80% глинозему, герметизацію реторти, її розміщення всередині індукторів нагрівальної установки і нагрівання до 350-550°С в залежності від необхідної товщини покриття і маси виробів вихровими струмами при обертанні реторти до заданої температури, витримку реторти, витяг реторти з індукторів та охолодження при обертанні її на технологічному столі до температури, що не перевищує 250°C. У процесі цинкування здійснюють безперервний скидання надлишкового тиску в реторті. Контролюють момент досягнення заданого значення температури, за яким формують сигнал для здійснення повздовжнього переміщення реторти на величину, рівну відстані між індукторами. Продовжують нагрівання реторти до досягнення заданої температури в зміщених зонах рет�і цинкування, а також підвищення надійності та зручності експлуатації установки для нанесення цинкового покриття на вироби з феромагнітних матеріалів шляхом термодифузійного цинкування незалежно від довжини і конфігурації виробу. 2 н. і 2 з.п. ф-ли, 5 іл.

Спосіб термодифузійного цинкування виробів з феромагнітних матеріалів

Винахід відноситься до антикорозійній обробці виробів, зокрема до способу термодифузійного цинкування виробів з феромагнітних матеріалів, і може бути використане в будь-якій галузі машинобудування, а також в інших галузях промисловості. Реторту розміщують всередині індукторів допомогою додаткових механізмів подовжнього переміщення, нагрівання поверхні реторти до заданого значення здійснюють у дві стадії, причому на першій стадії нагрівають її до температури, що дорівнює 85-90% заданого значення, яку вимірюють в зоні індукторів допомогою додатково встановлених у цих зонах термопар. При досягненні в зоні індукторів значення зазначеного діапазону вимикають електричне живлення індукторів і переміщують реторту у бік виходу з нагрівальної установки на величину, рівну відстані між індукторами, потім включають електричне живлення індукторів та додаткових механізмів обертання реторти в момент торкання механізмів з поверхнею реторти і продовжують нагрів реторти вихровими струмами до досягнення заданої температури в зміщених зонах реторти, складовою 250-550°С в залежності від вмісту цинку, що становить 10-50 мас.% в цинковій суміші, і мас�ти від складу цинкової суміші і необхідної товщини покриття, становить від 30 до 300 мкм. В процесі цинкування здійснюють безперервний скидання надлишкового тиску в реторті. Потім витягують реторту з індукторів, піддають її охолодження і виробляють вивантаження оцинкованих виробів. Забезпечується зменшення тривалості технологічного циклу нанесення антикорозійного цинкового покриття, скорочення витрат електроенергії, скорочення витрат цинкового порошку, забезпечення високої якості цинкового покриття при збільшенні його товщини до 300 мкм, підвищення надійності роботи пристрою. 4 іл., 1 табл.

Спосіб нанесення термодифузійного цинкового покриття і муфта з термодифузійний цинковим покриттям

Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки сталевих виробів з різьбовими поверхнями, а саме до способу нанесення термодифузійного цинкового покриття на сталеві вироби. Проводять хіміко-термічну обробку при температурі 380-420°C в обертовій реторті у зваженому шарі модифікованого порошку цинку, має поверхневу плівку активного оксиду цинку. Зміст в порошку фракції з розміром порошку менше 40 мкм становить 10-40%. Обробку починають із завантаження виробів в реторту з порошком, нагрітим до температури 330-360°C, а закінчують стадією охолодження у вакуумі до температури 320-360°C протягом не менше 50 хвилин. Залишковий тиск на стадії охолодження підтримують в діапазоні 0,1-0,3 кгс/кв.см. Масове співвідношення сталевих виробів до модифікованому порошку витримують на рівні від 1,5 до 4,0. Муфта сталева з різьбовою поверхнею має термодифузійне цинкове покриття товщиною 31-60 мкм, виконане з відхиленням від середнього значення товщини на різьбової поверхні не більше 20% і нанесене згаданим способом. Покриття має співвідношення товщини М-фази до товщини δ-фази в діапазоні від 0,4 до 1,0, при цьому δ-фаза має однорідну структуру і містить включення Гзьбовой поверхнею отримано покриття з поліпшеними експлуатаційними властивостями, зокрема з числом циклів згвинчування-розгвинчування при експлуатації більше 70 за рахунок поліпшення показників покриття по пластичності і зносостійкості. 2 н. і 3 з.п. ф-ли, 1 табл., 5 пр.
Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки металевих виробів, зокрема до дифузійному цинкування, і може бути використано в машинобудівній, приладобудівній, авіаційній та інших галузях промисловості. Антикорозійне покриття на металеві вироби наносять в герметичному контейнері, розміщеному в муфельній печі. Оброблювані деталі розміщують у контейнері регулярним чином в оснащенні з опорними поверхнями, що фіксує їх і перешкоджає їх безпосереднього контакту між собою і переміщення відносно один одного при русі контейнера таким чином, що мінімальна відстань між оброблюваними поверхнями деталей становить 3-5 мм. В процесі цинкування оброблювані деталі можуть здійснювати переміщення відносно опорних поверхонь оснастки в контейнері не більше ніж на 5-10 мм. Насичує суміш містить кристали цинку чистотою 0,97-0,99% ігловідно форми з коефіцієнтом ефективної площі поверхні 10. Насичує суміш має гранулометричний склад в інтервалі 3-7 мкм, а її маса становить 1-4% від маси оброблюваних деталей або 130-140% від маси необхідного покриття на поверхні оброблюваних деталей. Технічний рніі продуктивності печі, в якій ведеться дифузійний цинкування, а також скорочення витрат цинку в розрахунку на одиницю оброблюваної поверхні деталі.

Спосіб дифузійного титанирования виробів з чавуну

Винахід відноситься до металургії, а саме до дифузійному титанированию металів, зокрема до дифузійному титанированию чавуну, і може бути використане в машинобудуванні. Спосіб дифузійного титанирования виробів з чавуну включає насичення його поверхні титаном при нагріванні до 1000-1100°C в контакті з оксидом титану, витримку при цій температурі 2-4 години з наступним швидким охолодженням в гартівних середовищі. Забезпечується підвищення зносостійкості та жароміцності деталей машин з сірого чавуну. 3 іл., 1 табл., 1 пр.
Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки металевих деталей і може бути використане в електроенергетиці та інших галузях народного господарства для підвищення їх корозійної стійкості

Спосіб нанесення цинкового покриття і установка для його здійснення

Винахід відноситься до антикорозійної обробки металевих виробів, зокрема до нанесення цинкового покриття на вироби з феромагнітних матеріалів шляхом термодифузійного цинкування і до установки, використовуваної для його здійснення
Винахід відноситься до створення на поверхні сталевих деталей захисних покриттів і може бути використане в машинобудівній, металургійній, хімічній та інших галузях промисловості

Спосіб дифузійного цинкування металевих деталей

Винахід відноситься до галузі технологій нанесення захисних антикорозійних покриттів
Up!