Способы упрочнения деталей.

Доброго времени суток, уважаемый читатель! В последний раз мы говорили о Методах и способах восстановления деталей судовых технических средств, сегодня поговорим о способах упрочнения деталей.

Термический (тепловой) — к этому способу обработки деталей относят: отжиг, нормализацию, закалку и отпуск. Этот способ обеспечивает общее упрочнение деталей.

Отжиг — температура отжига детали составляет 770-900 С. Деталь нагревают в печи от 1 до 4 ч., а затем охлаждают вместе с печью. Чем больше в стали углерода, тем ниже должна быть температура отжига. При отжиге детали крупнозернистая структура металла становится мелкозернистой. Отжиг проводят для снятия внутренних напряжений, образующихся обычно после отливки, поковки, штамповки, прокатки, наплавки и правки.

Нормализация — деталь нагревают до температуры отжига и выдерживают при этой температуре в течение 1-2 ч, а затем охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды. Нормализацию применяют для улучшения структуры металла с целью повышения механических свойств.

Закалка — температура закалки составляет 750-900 С. Закалку применяют для стали с содержанием углерода не ниже 0,5%, так как при меньшем содержании твёрдость при закалке увеличивается незначительно. Закалка придаёт металлу высокую твёрдость и прочность.

Отпуск — закаленную деталь нагревают до температуры 150- 600 С и выдерживают при этой температуре от 5-10 минут до 1-15 ч., а затем охлаждают. Отпуск снижает закалочные напряжения и изменяет структуру стали, повышает вязкость.

К поверхностным методам упрочнения относят закалку деталей токами высокой частоты (ТВЧ), закалку в электролитах и обработку холодом.

Закалка ТВЧ — деталь нагревают в индукторе, форма которого согласуется с формой поверхности детали, подвергаемой закалке. Индуктор, при пропускании через него переменного тока высокой частоты (2500-5000 Гц), создаёт переменное магнитное поле. Время нагрева поверхности детали составляет 2-10 с. При достижении температуры закалки 750-900 С ток выключается, и подаётся вода для охлаждения. Глубина закалённого слоя шейки коленчатого вала составляет 4-7 мм.

Закалка в электролитах (в растворах солей) — осуществляется пропусканием постоянного тока напряжением 220 В через деталь (катод), погружённую в электролит (раствор Na2C03). Деталь нагревают до температуры 250-450 С.

Применение такой закалки даёт возможность увеличить износостойкость деталей в 2-5 раз и более.

Обработка холодом — детали охлаждают до температуры -80 С и ниже с последующим нагреванием до температуры окружающего воздуха. При таком охлаждении в металле происходят дополнительные превращения остаточного аустенита в мартенсит, в связи с чем повышается твёрдость и износостойкость деталей. Для уменьшения внутренних напряжений после обработки холодом детали подвергают отпуску. Детали обрабатывают холодом сразу после закалки. В качестве хладона применяют жидкий азот.

Термомеханический — этот способ объединяет две операции: обработку деталей давлением с термической обработкой.

Термохимический — к этому способу относят: цементацию (науглероживание); цианирование (насыщением углеродом и азотом); азотирование (насыщение азотом); алитирование (насыщение алюминием); силицирование (насыщение кремнием); борирование (насыщение бором); оксидирование (воронение) и др.

Цементация — искусственное повышение содержания углерода в поверхностном слое детали из малоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,1-0,3%. При цементации повышается содержание углерода на поверхности металла глубиной 1-3 мм, середина же детали остаётся малоуглеродистой. Науглероженную деталь до 0,7-1,1% подвергают закалке.

Цианирование — способ заключается в насыщении поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом при температуре 820-870 С. Это достигается выдержкой детали в горячих расплавленных солях, содержащих цианистые соединения. Глубина насыщения составляет около 0,25 мм. Твёрдость цианированного слоя достигает 640-780 Нв(ед. Бринелля).

Азотирование — насыщение стали азотом при температуре 480- 650 С.

Алитирование — насыщение стали алюминием.

Силицирование — насыщение стали кремнием при температуре 1100—1200°С для повышения её антикоррозийных свойств.

Борирование — насыщение стали бором для повышения твёрдости и износостойкости.

Оксидирование (воронение) — насыщение стали кислородом термическим или химическим путём для защиты деталей от коррозии. Оксидирование производят в ваннах, наполненных смесью растворов едкого натра, натриевой селитры и нитрита натрия при температуре 130-145 С в течение 1-2 ч. На поверхности образуется слой окислов Fe304 чёрного цвета толщиной 1-2,5 мкм.

Термодиффузионное — при этом способе упрочнения применяют энерговыделяющие пасты, которые намазывают на деталь и поджигаю!. При горении пасты деталь разогревается до температуры 600- 800 С, а легирующие элементы, содержащиеся в пасте диффундируют (проникают) в верхние слои детали. Через 2-3 минуты обгоревшую деталь погружают в воду для охлаждения. В качестве энерговыделяющих компонентов в пасте используют смеси кислородосодержащих веществ с порошками алюминия, магния, кальция и других металлов.

Механическое упрочнение — это преднамеренное искажение кристаллической решётки металла в результате механического воздействия на него.

Физическая сущность механического упрочнения состоит в том, что под давлением твёрдого металлического инструмента выступающие микронеровности обрабатываемой поверхности пластически деформируются, шероховатость поверхности уменьшается, поверхностный слой металла упрочняется. К механическим способам упрочнения относят:

• обкатку шариком или роликом;

• протяжку;

• дробеструйную обработку;

• алмазное упрочнение.

Обкатку шариком или роликом цилиндрических поверхностей производят на токарных станках, а плоских поверхностей — на строгальных. Ролики и шарики изготавливают из инструментальных сталей.

Обкатка шариком или роликом поверхности детали повышает её твёрдость на 40-50%, а усталостную прочность на 80-100%.

Протяжку (дорнование) применяют для упрочнения и повышения точности и чистоты обработки внутренних поверхностей деталей. Суть процесса заключается в протягивании специальной оправки (дорна) или шарика через отверстие в детали.

Дробеструйная обработка — применяется для упрочнения деталей при помощи дроби. Применение стальной дроби даёт лучшие результаты, чем чугунной. При дробеструйном наклёпе получают упрочнённый слой глубиной до 1,5 мм. Твёрдость повышается на 20-60%, а усталостная прочность — на 40-90%.

Алмазное упрочнение — инструментом служит кристалл алмаза, имеющий сферическую рабочую часть. Деталь обрабатывается алмазом в оправке, прижатым тарированной пружиной к поверхности детали, которая и упрочняется.

Электроискровой способ — основан на ударном воздействии направленного искрового электрического разряда. Между электродом из твёрдого сплава (например, стеллита) и упрочняемой поверхностью под действием пульсирующего электрического тока возникает искровой разряд, в результате чего металл с электрода (анод) переносится на деталь (катод) и обрабатываемая поверхность детали упрочняется.

Электромеханический способ—применяют для поверхностного упрочнения на глубину до 0,2-0,3 мм. При этом износостойкость повышается до 11 раз, усталостная прочность в 2-6 раз. Суть заключается в следующем. В зону контакта детали и инструмента подводят ток силой 350-1300 А, напряжением 2-6 В. Инструмент от станка изолируют. В связи с тем, что площадь контакта инструмента и детали маленькая, возникает большое сопротивление, что приводит к увеличению тепловой энергии, которая мгновенно нагревает зону контакта до высокой температуры (температуры закалки). Поверхностный слой быстро охлаждается за счёт отвода тепла внутрь детали. В итоге получается эффект поверхностной закалки на глубину 0,2-0,3 мм с одновременным поверхностным наклёпом, значительно повышающий износостойкость и усталостную прочность детали.

Лазерное упрочнение — для лазерного упрочнения деталей используют лазеры (оптические квантовые генераторы) с мощностью излучения электромагнитных волн на выходе 0,8-5 кВт. При фокусировке такого излучения на обрабатываемой поверхности концентрируется высокий уровень энергии.

Лазерный луч при воздействии на обрабатываемую поверхность детали частично отражается, а остальной поток излучения проникает на глубину 10 6-10 7 м. Высокая плотность мощности лазерного излучения позволяет практически мгновенно достигать на обрабатываемой поверхности высоких температур, а это приводит к локальной закалке тонкого приповерхностного слоя, что обеспечивает высокую твёрдость обработанных участков.

Методы и способы восстановления деталей судовых технических средств.

Восстановление детали — это изменение её геометрических размеров до ремонтных или номинальных значений при сохранении прочности и свойств материала, из которого она изготовлена. При этом стоимость её восстановления не должна быть выше новой детали, а ресурс работы восстановленной детали должен быть не менее 80% новой. В судоремонте существует три метода восстановления деталей СТС. Структурная схема методов восстановления приведена на рисунке:

Для восстановления деталей СТС до номинальных или ремонтных размеров применяют различные способы восстановления, они приведены на структурной схеме:

Рассмотрим технологию восстановления деталей по каждому из перечисленных способов.

Механическая обработка — точение, фрезерование, сверление, строгание, шлифование, полирование, хонингование и т.д. — применяют для устранения овальности, конусообразности, рисок, задиров, царапин; забоин у шеек валов, втулок и других деталей, а также восстановления их до номинальных и ремонтных размеров, чистоты их поверхностей и изготовления новых деталей.

Шлифование, полирование, хонингование, а также алмазное выглаживание применяют для повышения точности и качества обрабатываемой поверхности.

Механическую обработку выполняют с использованием соответствующего металлорежущего инструмента (резцов, фрез, свёрл, развёрток, абразивного инструмента).

Резцы, фрезы, свёрла для повышения режущих свойств оснащают пластинами из твёрдых сплавов, таких как ВК6, ТЗОК4, Т17К12 и других.

Применение резцов с пластинами из твёрдых сплавов и сверхтвёрдыми материалами (алмазом или нитридом бора — эльбором) позволяет выполнять механическую обработку детали после её закалки.

Сварка и наплавка — с помощью сварки заваривают трещины в валах, втулках, корпусах механизмов и элементах корпуса судна. Наплавкой восстанавливают размеры шеек валов, устраняют эрозионные разрушения лопастей гребных винтов и т.д.

Для сварки и наплавки на переменном токе применяют сварочные трансформаторы типа ТС-300, ТС-500, ТД-300, ТСП-2 и др., а на постоянном токе — преобразователи типа ПСО-500; ПСУ-500. или сварочные выпрямители ВСС-300-3; ВКС-300 и др.

Для постоянного тока используют электроды марок УОНИ 13/45, УОНИ 13/55, УОНИ 13/85.

Для переменного тока используют электроды марок ОМН-5; ЦМ-7; АНО-3;МЭРидр.

Сварку и наплавку чугунных деталей производят без их подогрева или с нагревом до температуры 300-400 С. Для сварки используют электроды из чугунов марки А и Б или медные электроды.

Подогрев деталей осуществляют в электрических печах, газовыми горелками, а после наплавки или сварки — медленное охлаждение.

Газовую сварку применяют для восстановления деталей из любых сплавов. Наплавленный слой составляет 0,25—0,5 мм. Для восстановления деталей из чугуна и цветных сплавов обязательно применяют флюсы. На судах используют ацетиленокислородную сварку и резку металлов. На СРЗ применяют и другие горючие газы (водород, пропан, бутановая смесь).

Электросварка может быть ручной, полуавтоматической и автоматической.

Для защиты расплавленного металла от воздуха используют аргон, гелий, оксид углерода и азот.

Аргонодуговую сварку применяют для деталей, изготовленных из чугуна, легированных сталей и любых цветных сплавов.

Сварку в оксиде углерода используют для деталей, изготовленных из углеродистых и легированных сталей.

Азотнодуговую сварку применяют для деталей, изготовленных из меди и медных сплавов, так как этот газ инертен по отношению к ним.

Автоматическую наплавку выполняют на токарных станках, а для увеличения производительности применяют ленточные электроды из нержавеющей стали толщиной 0,3-0,7 мм, или из малоуглеродистой стали толщиной 0,5-0,7 мм, ширина ленты составляет 30-40 мм; сварочный ток — 650 А.

Плазменная сварка — способ соединения деталей, при котором в качестве источника теплоты используют ионизированный газ (плазма), температура которого достигает до 16000°С и выше в месте соприкосновения с обрабатываемым материалом. Ионизированный газ, содержащий свободные положительные и отрицательные ионы, обычно получается при нагреве газа концентрированной электрической дугой. Устройство, в котором нагревается газ и образуется плазма, получило название плазменная горелка или плазмотрон. Для сварки применяют аргон, смеси аргона с водородом или гелием.

Плазменная резка применяется в том случае, когда неприменима электрическая и газовая резка. Плазменная резка углеродистой стали может производиться с использованием воздуха или кислорода. Ширина реза стального листа толщиной 25 мм составляет около 5 мм.

Плазменной горелкой разрезают листы из алюминиевых сплавов толщиной до 125 мм, нержавеющей стали — до 100 мм.

Плазменная наплавка производится с помощью плазменных горелок. С их помощью возможно нанесение любых тугоплавких материалов на другие материалы.

Лазерная сварка — способ соединения деталей, при котором в качестве источника теплоты используют мощный сконцентрированный световой луч, излучаемый оптическим квантовым генератором лазером.

Лазерная сварка является прецизионной операцией, в большинстве случаев не требующей последующего устранения остаточных деформаций или механической обработки сварных узлов конструкций. Выполненные лазерным лучом сварные швы отличаются хорошими механическими свойствами. Остаточные деформации при лазерной сварке в 3-5 раз меньше, чем при газовой сварке. Используя лазерное излучение можно получать качественные сварные соединения цветных металлов и сплавов — медных и алюминиевых.

Лазерная резка — способ разделения практически любых материалов, Независимо от их теплофизических свойств. При помощи лазерного луча можно точно, быстро и без шума разрезать листы из углеродистых, легированных и нержавеющих сталей, алюминиевых и медных сплавов толщиной до 10 мм. Ширина разреза составляет 0,2-0,5 мм. При этом обеспечивается высокое качество поверхности разреза на всех металлах, независимо от их температуры плавления и твёрдости. Лазерная резка применяется для разделения легковоспламеняющихся материалов: пластмассы, дерева, стеклопластиков, бумаг и, кожи, при их толщине до 50 мм, при этом ширина реза не превышает 1 мм. Лазерная резка, по сравнению с другими способами, дает возможность получить узкий разрез в обрабатываемом материале, вести обработку материала практически по любому сложному контуру и автоматизировать процесс резки при достаточно высокой точности и производительности.

Лазерная наплавка — представляет собой технологический метод получения покрытий с заданными физико-механическими свойствами. Наплавляемые материалы в виде обмазки наносят на поверхность детали, либо в виде порошка подают с помощью дозатора непосредственно в зону воздействия лазерного луча. В качестве наплавочных материалов используют металлы, сплавы и керамику. Получаемый слой имеет толщину до 1 мм, обладает высокой адгезией, однородностью, плотностью, значительной твёрдостью.

Ресурс деталей, восстановленных лазерной наплавкой, равен, а в отдельных случаях превышает ресурс новых.

Пробивка отверстий — этот способ широко используют в приборостроении для получения отверстий диаметром от 10 мкм до 1 мм в любых, в том числе, в хрупких и твёрдых материалах. Используя импульсный режим работы лазера можно получить отверстия разного диаметра на большую глубину, что невозможно другими методами. Для получения отверстий диаметром меньше 5 мкм используют лазеры с малыми значениями длины волны.

Гальванопокрытие — это электролитический метод наращивания металла.

В настоящее время известно много способов наращивания металла электролитическим методом: никелирование, хромирование, омеднение, цинкование, осталивание, кадмирование и т.д. Наибольшее распространение в судоремонте получили осталивание и гладкое или пористое хромирование.

При электролитическом наращивании деталь служит катодом. Источниками постоянного тока служат генераторы с выходным напряжением 6/12 В и силой тока 3000/1500 А.

Перед нанесением на деталь гальванического покрытия её подвергают механической обработки для восстановления геометрической формы и повышения чистоты её поверхности. Изолируют те места, которые не подлежат хромированию (изолируют свинцом, цапонлаком — целлулоид, растворённый в ацетоне). После химического или электролитического обезжиривания (30-50 г едкого натра на 1 л воды) деталь промывают в проточной горячей и холодной воде.

Хромирование — выполняют в ванне с двойными стенками, пространство между которыми заполняют дистиллированной водой и нагревают её до 55 С. Затем на каждый литр воды вводят 250 г хромового ангидрида и 2,5 г серной кислоты. После хромирования деталь промывают горячей дистиллированной водой, затем холодной, а потом снова горячей, чтобы окончательно смыть остатки кислот.

Хромированием восстанавливают износ у деталей от 0,05 до 0,3 мм на сторону. При толщине покрытия более 0,3 мм прочность хромового слоя снижается. Поверхности, работающие на трение, подвергают пористому хромированию. Благодаря наличию пор резко уменьшается изнашивание хромированной поверхности.

Осталивание — процесс электролитического осаждения железных покрытий из водных растворов хлористого (FeCl2 + 4Н20) или сернокислого (FeS04 + 7Н20) железа. Осталиванием наращивают слой металла толщиной до 3 мм.

Склеивание — в судоремонте наибольшее применение получили синтетические клеи на основе эпоксидных смол ЭД-5, ЭД-6, ЭД-16, ЭД-20, отвердителя, пластификатора и различных наполнителей.

Клей приготавливают непосредственно перед его использованием, так как живучесть клея всего 45-60 минут.

Приготовленный клей наносят на очищенные и обезжиренные поверхности. При холодном склеивании детали выдерживают в течение 24 ч при нормальной температуре, при горячем — в течение 6-8 ч при температуре 120-150 С.

Кроме клеев на основе эпоксидных смол в судоремонте применяют также синтетические клеи БФ- 2, БФ-4, клей типа «Спрут», который позволяет склеивать детали без их тщательной подготовки, девкон, эластомер и материалы Belzona.

Эластомер представляет собой состав на основе смолы ВДУ и ни-трильного каучука СКН-40, растворённого в ацетоне. Приготовленный раствор эластомера может храниться практически без ограничения времени в закрытой посуде. Эластомер в качестве клеев, паст, замазок любой вязкости и необходимыми наполнителями применяют для восстановления посадочных натягов в неподвижных соединениях, защиты сопрягаемых поверхностей от раковин и сыпи, возникающих при высоких удельных нагрузках в условиях вибрационно-колебательного трения.

Поверхности деталей под эластомер очищают металлической щёткой и зачищают наждачным полотном до металлического блеска, затем поверхность обезжиривают спиртом, бензином В-70, ацетоном и т.д.

Эластомер наносят вручную кистью, центробежным способом или напылением. Он не боится воды, масла, дизельного топлива, керосина, бензина. Детали могут эксплуатироваться при температурах от - 20 до + 145 С. Основной недостаток при работе с эластомером — повышенные усилия распрессовки соединений (в 2-3 раза), в зависимости от натяга и обработки сопрягаемых деталей.

В настоящее время стали применять материалы Belzona. Эти материалы существуют с 1952 г. и нашли широкое применение во всём мире во многих отраслях промышленности.

Материалы Belzona — это двухкомпонентные, полимерные материалы с высокой химической и термической стойкостью. Они обладают уникальными свойствами, которые отличают их от имеющихся в мире аналогов:

• все материалы Belzona не дают усадки при застывании;

• могут работать в агрессивных средах;

• обладают тексотропичностью (не текут), что позволяет проводить работы на потолочных или вертикальных поверхностях;

• могут быть подвергнуты любой механической обработке, другие — только алмазными инструментами;

• срок хранения не ограничен.

С помощью этих материалов можно производить следующие виды работ:

• корпусные;

• ремонт трубопроводов;

• восстановление посадочных мест подшипников;

• установка механизмов на фундаменты;

• восстановление рабочих поверхностей насосов. 

Деформированием можно исправить геометрическую форму: погнутость вала, вмятины обшивки корпуса судна и ёмкостей, деформацию лопастей гребного винта, прогиб грузовой стрелы, деформацию шатуна, штока и др. деталей.

Для восстановления геометрической формы применяют различные способы правки:

• механический;

• термический;

• термомеханический.

Механический способ заключается в том, что вал, как правило, укладывают на две опоры выпуклостью вверх и к месту максимального изгиба прикладывают механическое усилие (с помощью гидравлического домкрата).

Термический способ — погнутый вал свободно кладут на подшипники или устанавливают в центрах токарного станка выпуклой стороной вверх. Участок с максимальным изгибом изолируют смоченными листами асбеста, а в точке наибольшего биения в изоляции оставляют для нагрева «окно» размером 30-50 мм. Этот участок быстро нагревают газовой горелкой до температуры 500-650 С (5-10 мин) и одновременно резко охлаждают по периметру зоны нагрева. При нагревании участка вала с максимальным изгибом возникают сжимающие напряжения на выпуклой стороне, а на вогнутой — растягивающие, в результате которых он выпрямляется. Независимо от способа правки (рихтовки) вал подвергают отжигу для снятия внутренних напряжений, возникших во время деформаций и правки его с последующей механической обработкой. Для этого под место, которое было погнуто, подводят электрическую муфтовую или индукционную печь, вал вращают с частотой 10-20 мин при температуре 400 С. Время выдержки 3-4 ч.

Термомеханический способ — применяют тогда, когда другими способами выправить вал нельзя. Этот способ является наиболее универсальным — им выправляют валы любых диаметров. Погнутую часть вала нагревают нефтяной лампой до 900-950 С и производят рихтовку гидравлическим домкратом. Для восстановления первоначальных размеров деталей применяют специальные оправки (для раздачи) и кольца или втулки (для обжатия). С помощью раздачи восстанавливают наружные размеры полых поршневых пальцев, путём обжатия — внутренние размеры подшипниковых втулок.

Звуковой и ультразвуковой методы дефектоскопии.

Звуковой метод — проверяемую деталь обстукивают и по звуку определяют, есть ли в ней трещины и другие дефекты. Если деталь не имеет трещин, получается чистый звонкий звук, детали с трещинами дают приглушённый или дребезжащий звук. По характеру звука, например, можно определить отставание антифрикционного сплава в подшипниках или трещины в якорях, которые для этого подвешивают и обстукивают. Недостаток звукового метода заключается в том, что дефекты, залегающие на значительной глубине, обнаружить невозможно. Для обнаружения дефектов, залегающих на глубине, используют ультразвуковую дефектоскопию.

Ультразвуком называют неуловимые человеком звуки с частотой колебания источника выше 20000 Гц. Ультразвуковые волны способны распространятся в воздухе, в жидкостях и твёрдых телах на глубину до Юм. Применяют три способа обнаружения дефектов: теневой, отражения и резонансный.

Теневой ультразвуковой метод — дефект обнаруживают ультразвуком, который посылается излучателем и улавливается приёмником (рис. 1.11). Если на пути ультразвуковых волн находится дефект, то ультразвуковая энергия, улавливаемая приёмником, уменьшится или исчезнет.

Отражение ультразвука — приёмник, расположенный в одной плоскости с излучателем улавливает отражённую ультразвуковую энергию от дефекта, которая уменьшится или исчезнет (рис. 1.12).

Резонансный метод — метод обнаружения дефектов основан на изменении частоты пьезоизлучателя до момента возникновения резонанса. Если в детали нет дефектов, явление резонанса наступает при определённом значении частоты, соответствующем проверяемой толщине детали. При наличии дефекта сечение детали в этом месте будет меньше, и явление резонанса наступит при другой частоте.

Ультразвуковой метод дефектоскопии заложен в ультразвуковых дефектоскопах ДУК-66ПМ, УД-24, с помощью которых выявляют дефекты коленчатых, гребных, промежуточных валов, полостей гребных винтов, баллеров рулей и т.д. Кроме того, с помощью ультразвуковых толщиномеров определяют толщины изношенной обшивки корпуса судна.

В настоящее время используют ультразвуковые толщиномеры УТ-УЗП (Молдова), а также зарубежные ДМ-1, ДМ-2, ДМ-3 (ФРГ), УТМ-100, УТМ-101 и Т-14 (Япония) и др.

Смотрите также:

Гидравлический и воздушный методы дефектоскопии.

Капиллярные методы дефектоскопии.

Магнитные методы дефектоскопии.

Радиационные методы дефектоскопии.

Радиационные методы дефектоскопии.

Эти методы основаны на свойствах электромагнитных волн. Рентгеновские и гамма-лучи представляют собой коротковолновые электромагнитные колебания, обладающие способностью проникать через твёрдые непрозрачные тела. Это позволяет использовать их в судоремонте для обнаружения внутренних дефектов деталей, при изготовлении, ремонте и выявлении дефектов сварных швов.

Рентгеновские лучи регенерируют рентгеновскими трубками, а гамма-лучи возникают при распаде нестабильных радиоактивных элементов.

Рентгеновские и гамма-лучи, прошедшие через дефектные места проверяемой детали (раковины, трещины, шлаковые включения и т.п.), имеют большую интенсивность, чем прошедшие через участки, не имеющие дефектов.

На фотоплёнке (фотопластинке), помещённой за проверяемой деталью, дефектные места проявляются с большим почернением.

При помощи рентгеновских и гамма-лучей можно выявить дефекты, которые находятся на глубине до 500 мм. Контроль сварных соединений осуществляется, как правило, с помощью рентгеновских и гамма-дефектоскопов.

Из рентгеновских аппаратов, выпускаемых отечественной промышленностью, рекомендованы к внедрению импульсные переносные аппараты типа МИРА (МИРА-2Д — для толщин до 20 мм и МИРА-ЗД — для толщин до 40 мм). Эти аппараты выполнены на уровне мировых стандартов и находят всё большее распространение в судоремонте. Из гамма-дефектоскопов применяют «Стапель-5М» и портативный гамма-дефектоскоп ДВС-2 (масса 12,3 кг).

Для гаммаграфирования используют радиоактивные изотопы (кобальт-60, иридий-192, цезий-137, тулий-170).

Смотрите также:

Гидравлический и воздушный методы дефектоскопии.

Капиллярные методы дефектоскопии.

Магнитные методы дефектоскопии.
Радиационные методы дефектоскопии.
Звуковой и ультразвуковой методы дефектоскопии.

Магнитные методы дефектоскопии.

Эти методы дефектоскопии применяют для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов (трещин, раковин, шлаковых включений и др.) на коленчатых валах, гребных валах, баллерах рулей и т.д.

Магнитные методы дефектоскопии разделяют на магнитно-порошковый и магнитно-индукционный.

Наибольшее распространение получил магнитно-порошковый метод. Он позволяет выявлять трещины с шириной раскрытия 0,001 мм и более. Сущность этого метода заключается в намагничивании проверяемой детали и насыпании на её поверхность железного порошка (сухой способ), либо в погружении намагниченной детали в ванну, заполненную смесью обезвоженного керосина с железным порошком, находящемся во взвешенном состоянии (мокрый способ). Порошок намагничивается и притягивается к краям дефекта, как к полюсам магнита. Частицы порошка, собираясь над трещиной, образуют на поверхности детали осадок порошка в виде «жилки», ширина которой может достичь 100-кратной ширины дефекта. По оседанию порошка определяют наличие дефекта, его форму и расположение.

Мокрый способ даёт лучшие результаты при выявлении мелких поверхностных трещин.

Магнитные порошки изготавливают из окислов железа, подвергаемых восстановительному обжигу (без доступа воздуха) при температуре 800-900°С.

Для намагничивания детали применяют полюсное, циркулярное и комбинированное намагничивание. Можно применять постоянный магнит или электромагнит со стальным сердечником, помещать деталь в соленоид или прокладывать по ней проводник.

Для намагничивания деталей используют постоянный и переменный ток.

После проверки магнитно-порошковым методом деталь размагничивают. Для этого деталь помещают в переменное магнитное поле напряжённостью 150-200 э, затем плавно, в течение 10-15 минут, при помощи реостата уменьшают его до нуля, или деталь постепенно удаляют из магнитного поля. Если деталь имеет большие габариты и массу, на неё наматывают кабель длиной 5-10 метров сечением 100-200 мм², который присоединяют к контактам трансформатора, а затем под током кабель снимают с детали.

Для размагничивания деталей применяют как постоянный, так и переменный ток любой частоты.

Степень намагничивания и размагничивания детали можно определить по отклонению стрелки компаса. Если стрелка на расстоянии 0,5 м от детали отклоняется, деталь считается размагниченной. При этом деталь располагают в направлении восток-запад, чтобы исключить влияние земного магнетизма.

Отечественная промышленность выпускает различные стационарные(МД-10ПМ) и переносные (ПМД-70, МД-50П) дефектоскопы, которые применяют для магнитной дефектоскопии деталей судовых механизмов.

Дефектоскоп МД-50П разработан на уровне лучших мировых образцов.

Для контроля резьбовых участков шпилек, штоков и т.д. рекомендуется электромагнитный дефектоскоп МД-40К, а для обнаружения поверхностных трещин в зубьях цилиндрических зубчатых колёс крупного модуля (4, 5,6, 8 мм) — магнитно-феррозондовый дефектоскоп МД-41.

Магнитно-индукционный, или метод вихревых токов — на этом принципе основан вихретоковый дефектоскоп, включающий две катушки, одна из которых индуктирующая, намагничивает деталь, а вторая — индуктируемая— выявляет дефекты.

С помощью вихретоковых приборов выявляют поверхностные и подповерхностные дефекты деталей, изготовленных из чёрных и цветных металлов, из магнитных и не магнитных материалов.

Отечественная промышленность выпускает портативный вихре­токовый дефектоскоп марки ППД-1МУ.

Смотрите также:

Гидравлический и воздушный методы дефектоскопии.

Капиллярные методы дефектоскопии.

Радиационные методы дефектоскопии.

Звуковой и ультразвуковой методы дефектоскопии.

Капиллярные методы дефектоскопии.

Для выявления поверхностных дефектов (трещин) у деталей СТС используют капиллярные методы дефектоскопии, основанные на молекулярных свойствах жидкости (вязкость, поверхностное натяжение и др.).

Эти методы основаны на свойстве проникновения некоторых жидких веществ в дефекты детали под действием капиллярного давления.

В судоремонте наиболее широкое распространение получили керосино-меловой, цветной и люминесцентный методы (пробы) дефектоскопии.

Керосино-меловая проба — в качестве проникающей жидкости используют керосин, а в качестве проявителя — меловую обмазку. По этому способу деталь на 15-30 минут погружают в керосин или наносят его кистью на поверхность детали. После этого деталь обтирают или сушат струей воздуха, затем, на сухую поверхность детали наносят слой меловой обмазки, — если есть дефект, то через несколько минут меловая обмазка в месте, имеющем трещину, начнёт темнеть.

Непроницаемость сварных швов часто определяют керосиновой пробой, для этого с одной стороны шов покрывают водным меловым раствором, с другой — керосином. Время выдержки керосина на поверхности составляет 0,5-2,0 часа. При наличии дефектов в сварочном шве (трещин, непроваров) керосин начнёт просачиваться и меловая обмазка начнёт темнеть.

Цветная проба — основана на применении проникающих и проявляющихся жидкостей и очищающих составов. Дефекты проявляются в виде цветного (красного) изображения на белом фоне проявителя.

Сущность цветной пробы заключается в следующем: растворителем обезжиривают поверхность детали, затем её протирают насухо-и на её поверхность наносят смесь керосина с трансформаторным маслом и ярким красителем — пигментом (судан или жировой оранж). Через 5-10 минут поверхность промывают водой, а затем покрывают слоем каолина, разведённого в воде, и сушат в струе тёплого воздуха. Трещины выявляются в виде красных полос на белом фоне каолино­вого покрытия.

На этом принципе основан «супер-чек» (качественный контроль) японского производства. Он состоит из трёх аэрозольных баллончиков. В одном находится растворитель, которым обезжиривают поверхность детали, а затем её протирают насухо чистой ветошью. Проникающим красным напылителем из второго баллончика покрывают поверхность детали, через 10-30 минут удаляют избыток красного напылителя. Из третьего баллончика на поверхность детали наносят проявитель, и через 10-15 минут вырисовываются дефекты в виде цветного изображения.

Люминесцентная проба — заключается в том, что на обезжиренную поверхность детали наносят люминесцентный состав: трансформаторное масло — 25%; керосин — 50%; бензин — 25%; дефектоль зелёно-золотистый — 0,25 г на один литр смеси. Затем его удаляют, а деталь обмывают, сушат, покрывают адсорбирующим веществом (силикагелем) и подвергают ультрафиолетовому облучению в затемнённом помещении. При этом оставшееся в трещинах вещество ярко светится зеленоватым цветом, обозначая дефект.

В качестве люминофоров применяются красители: дефектоль зелёно-золотистый, или дефектоль нореол. Этот метод обладает наибольшей чувствительностью (обнаруживает трещины с раскрытием 0,01-0,03 мм и глубиной 0,03-0,04 мм).

Смотрите также:

Гидравлический и воздушный методы дефектоскопии.

Магнитные методы дефектоскопии.

Радиационные методы дефектоскопии.

Звуковой и ультразвуковой методы дефектоскопии.

Гидравлический и воздушный методы дефектоскопии.

Гидравлический — к этому методу относят гидравлические испытания поливом и наливом. Гидравлические испытания проводят на непроницаемость, герметичность и прочность материала.

Непроницаемость — способность корпусных конструкций, агрегатов, деталей и узлов не пропускать воду и другую жидкость.

Герметичность — способность корпусных конструкций, агрегатов, деталей и узлов не пропускать газообразные вещества.

Прочность — свойство материалов в определённых условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия (нагрузки, температурные, магнитные, электрические и другие поля).

Критерием прочности для разных случаев являются: предел пропорциональности, предел текучести, предел ползучести и др.

Испытания поливанием струёй воды под напором производят с помощью пожарного ствола. При этом диаметр выходного отверстия насадки ствола должен быть не менее 15 мм, а напор воды в шланге должен обеспечивать высоту струи воды не менее 10 метров. Струю воды направляют перпендикулярно к испытываемой поверхности и расстояние от ствола до поверхности должно быть не более 3 метров. Испытание поливанием струёй воды под напором или рассеянной струёй производят только при положительной температуре. Непроницаемость контролируют по просачиванию воды с обратной стороны.

Поливанием струёй воды испытывают иллюминаторы, люки, двери, палубные надстройки, рубки и т.д.

Испытанием наливом воды под давлением подвергают паровые котлы, цилиндровые втулки, клапанные коробки, арматуру дизелей и насосов, баллоны, коллекторы, трубопроводы, отсеки корпуса судна и т.д. У этих агрегатов и деталей перед испытанием закрывают все отверстия крышками, заглушками, пробками. Затем агрегаты и детали заполняют водой доверху и ручным гидравлическим насосом повышают давление до рабочего плюс дополнительное, регламентируемое соответствующим ГОСТом.

Механизмы (компрессоры, насосы, сепараторы, детали турбин), предназначенные для работы под давлением, или в условиях вакуума, при гидравлических испытаниях на прочность и плотность должны подвергаться пробному давлению. Величина этого давления определяется по следующей формуле:

Р_пр = (1,5 + 0,1 К) Р_р, МПа;

где   Р_пр — пробное избыточное (по манометру) давление;

Р_р — рабочее давление, МПа;

К — коэффициент (принимаемый по таблицам), в зависимости от материала и температуры рабочей среды.

Узлы и детали, работающие под давлением до 0,1 МПа, или в условиях вакуума, подвергают испытанию на прочность материала пробным давлением 0,2 МПа.

По правилам Регистра все полости деталей дизеля, подвергающиеся давлению, должны быть проверены гидравлическими испытаниями. Величину пробного гидравлического давления определяют в зависимости от максимального давления сгорания Р_.

Пробным давлением, равным 1,5Р. испытывают цилиндровую втулку, крышку и поршень со стороны камеры сгорания.

Пробным давлением, равным 2Р_р, испытывают воздушные полости корпуса пускового клапана и пускового распределителя.

Воздушный — этим методом испытывают детали воздухом на непроницаемость и герметичность. Для этого их погружают в воду и по пузырькам воздуха выявляют дефекты, или по падению давления воздуха, которое за один час не должно превышать 5% первоначального.

При воздушном испытании корпусных конструкций отсеки заполняют сжатым воздухом, давлением равным 0,02-0,03 МПа.

Все наружные швы смачивают мыльным раствором и по пузырькам определяют дефекты сварки. В зимнее время к мыльному раствору добавляют этиловый спирт или этиленгликоль.

Смотрите также:

Капиллярные методы дефектоскопии.

Магнитные методы дефектоскопии.

Радиационные методы дефектоскопии.

Звуковой и ультразвуковой методы дефектоскопии.

Внешний осмотр и измерение деталей.

Внешний осмотр (визуальный) — этот метод служит для определения общего состояния поверхностей деталей. Детали с недопустимыми наружными дефектами, обнаруженными при осмотре, к дальнейшему контролю не допускаются. Использование оптических средств: луп с кратностью увеличения до 10 раз, микроскопов с кратностью увеличения 10-2000 раз, профилометров, профилографов и т.д. расширяет область использования этого метода, делает контроль более объективным.

Измерение деталей — наиболее простой и распространённый метод определения износа. Он заключается в определении линейных размеров деталей с помощью микрометрических инструментов. К ним относятся: штангенциркули, мерительные линейки, микрометры, щупы, угломеры, индикаторы микрометрические и индикаторные нутромеры и т.д.

Значительную часть дефектов деталей и узлов выявляют проверкой прямолинейности, параллельности и перпендикулярности поверхностей деталей, а также радиального и торцевого биения деталей.

Прямолинейность поверхностей детали проверяют линейкой «на свет», или при помощи щупа, определяя размер зазора между линейкой и поверхностью детали. Линейка должна быть жёсткой, прогиб её не должен превышать 0,015 мм на 1 метр длины.

Параллельность поверхностей детали проверяют индикатором. Деталь одной поверхностью устанавливают на поверочную плиту и проверяют параллельность в разных точках другой поверхности относительно плиты.

Перпендикулярность поверхностей деталей проверяют угольником и щупом или угольником и индикатором. Проверяемую деталь кладут одной плоскостью на плиту и проверяют прилегаемость другой плоскости к полке угольника, установленного на той же плите. Величину перпендикулярности определяют щупом на единицу длины угольника.

Угольник и индикатор применяют в тех случаях, когда из-за выступов одной проверяемой поверхности нельзя приблизить угольник к другой.

Параллельность осей проверяют при помощи струн, с этой целью оси проверяемых деталей имитируют струнами, и расстояния между ними измеряют линейкой.

Параллельность оси к плоскости детали также проверяют линейкой или нутромером. Ось детали имитируют струной, а линейкой измеряют в нескольких точках вдоль струны расстояния до проверяемой плоскости детали.

Радиальное и торцевое биение валов, маховиков и других цилиндрических деталей проверяют индикатором. Проверку производят при вращении детали на полный оборот.

Дефектоскопия деталей судовых технических средств.

Дефектоскопией называют контроль качества деталей без разрушения их физическими методами.

Дефектоскоп — прибор для выявления дефектов (трещин, раковин, расслоений, износа и т.д.) в деталях методами неразрушающего контроля.

Классификация неразрушающих методов дефектоскопии представлена на структурной схеме:

Гидравлический и воздушный методы дефектоскопии.
Капиллярные методы дефектоскопии.
Магнитные методы дефектоскопии.
Радиационные методы дефектоскопии.
Звуковой и ультразвуковой методы дефектоскопии.

Разборка судовых технических средств.

Процесс разработки СТС состоит из четырёх этапов, которые приведены на структурной схеме:

Подготовительные работы — заключаются в подготовке необходимого инструмента, приспособлений, грузоподъёмных и транспортных средств, технической документации на демонтаж и разборку механизмов.

Наружная мойка механизмов — начинается перед их разборкой. Механизмы подвергают наружной мойке, предварительно сняв приборы и электрооборудование. В качестве моющей жидкости используют горячую воду с температурой 75-85С и давлением 0,5 МПа.

Демонтаж, разборка механизмов на узлы и детали — выполняется после окончания их наружной мойки. Механизмы демонтируют, разбирают на узлы и детали в технологической последовательности, определяемой инструкцией или технологическим процессом на разборку. Объём разборки зависит от объёма работ и вида ремонта. При среднем ремонте механизма возможна его частичная разборка для устранения дефектов, а при капитальном ремонте механизм разбирают полностью. Демонтаж и разборка механизма тесно связаны с дефектоскопией, так как в это время производят визуальный осмотр и измерения, что позволяет сделать заключение о техническом состоянии узлов и деталей. Во время разборки детали маркируют и клеймят. Клеймо содержит принадлежность детали к судну и механизму. Клеймо ставят на свободной нерабочей поверхности детали. Если нет места под клеймо, вешают бирку с названием судна, механизма и узла. Клеймение производят краской или наносят буквы и цифры штампами. Под маркировкой понимают нанесение на деталь при помощи зубила, чертилки или керна индексов в виде рисок или точек, определяющих взаимное положение сопрягаемых деталей.

Очистка и промывка разобранных деталей. Для проведения качественной дефектоскопии деталей механизмов их обязательно очищают от грязи, масла, накипи, нагара и ржавчины. Очистку производят механическим и физико-химическим способами.

При механическом способе детали очищают скребками, стальными щётками, дробеструйным, дробемётным, гидропескоструйным, гидравлическим и другими аппаратами. Для очистки небольших поверхностей используют ручные инструменты.

Для очистки больших поверхностей (корпуса судна) применяют самоходные и автоматизированные установки с программным управлением, очистные головки которых оснащены шарошками или дробеструйными аппаратами. Их производительность достигает 60-120 м2/ч.

Широко применяют дробеструйную и дробемётную очистку. Дро­беструйный способ очистки заключается в том, что дробь под действием струи сжатого воздуха низкого давления (0,4-0,5 МПа) направляется на очищаемую поверхность. В дробемётных установках дробь выбрасывается за счёт центробежных сил при вращении колеса (ротора). Этот способ более эффективен и поэтому стал основным способом подготовки поверхности к окраске. При гидропескоструйной очистке воздух, подаваемый через сопло под давлением 0,3-0,4 МПа, засасывает из сборника воду с песком и подаёт эту смесь по шлангу на очищаемую поверхность.

Для очистки применяют и гидродинамические установки, очищающие поверхность высоконапорной водяной струёй при давлении 25,0-50,0 МПа. Эти установки применяют для очистки подводной части корпуса судна, якорных цепей, якорей, винтов и т.д.

К физико-химическим способам очистки относят: электролитическую, ультразвуковую и при помощи растворителей.

Электролитическую очистку применяют при обезжиривании деталей перед гальванопокрытием.

Основу ультразвуковой очистки составляет кавитация, которая возникает на очищаемой поверхности под действием распостраняющихся в жидкости ультразвуковых волн. Возникающие колебания способствуют удалению загрязнений. С помощью ультразвука удаётся достичь высокого качества очистки деталей самой сложной конфигурации(например, деталей топливной аппаратуры).

В качестве растворителей для очистки деталей используют керосин, дизельное топливо, бензин, ацетон и другие растворители. При обработке химическим способом рекомендуется применять отечественные составы растворов, указанных в таблице 1.1, с последующей промывкой составами растворов (табл. 1.2).

Для удаления нагара и смолянистых веществ с деталей ДВС (поршни, кольца, клапана) можно применять и зарубежные средства SNC 2000 или CARBON REMOVER, а для масляных отложений, накипи и коррозии применяют сильнодействующий очиститель EDGE.

Методы ремонта.

Для судовых технических средств и элементов корпуса судна установлено пять методов ремонта.

Необезличенный (индивидуальный) метод — заключается в том, что сохраняется принадлежность восстановленных деталей к определённому механизму. Механизмы находятся в ремонте до тех пор, пока все снятые детали не будут отремонтированы и установлены на своё штатное место.

Агрегатный метод состоит в том, что изношенные механизмы целиком заменяют новыми, или из обменного фонда.

Агрегатно-узловой — применяют на специализированных СРЗ, где ремонтируют малооборотные дизели. Метод заключается в замене узлов новыми деталями, или из обменного фонда.

Обезличенный (стандартный) — при этом методе все детали после разборки обезличиваются и независимо от степени износа проходят одни и те же стадии ремонта по единой технологии восстановления.Этот метод применим при ремонте большого количества однотипных механизмов. В литературе этот метод называется стандартным.

Поточный (секционный) — применяют при ремонте корпуса судна и его надстроек. Размеры и масса секций и блоков зависят от наличия подъёмно-транспортных средств на СРЗ.

Применение агрегатного, агрегатно-узлового, обезличенного и поточного методов ремонта позволяет значительно сократить продолжительность заводского ремонта судов и повысить эффективность их эксплуатации за счёт увеличения эксплуатационного периода.

Виды ремонта судов и механизмов

Система ППР является основой ремонта судов и механизмов, которая включает комплекс технических и организационных мероприятий, направленных на поддержание и восстановление их технико-эксплуатационных характеристик.

Для судов промыслового и морского флотов установлены следующие основные виды ремонта, регламентированные ГОСТом 24166-80, которые приведены на структурной схеме ниже.

Средний ремонт выполняют для восстановления технико-эксплуатационных характеристик судна. Конечной целью ремонта этого вида является обеспечение условий на подтверждение класса Регистра. Его производят силами СРЗ.

Капитальный ремонт проводится для восстановления технико-эксплуатационных характеристик судна до значений, близких к номинальным. Конечной целью ремонта этого вида является подтверждение или восстановление класса Регистра.

Доковый ремонт (слиповый) — ремонт подводной части судна в доке (на слипе) является составной частью среднего и капитального ремонтов судна.

Гарантийный ремонт. При этом ремонте устраняют дефекты, которые произошли в гарантийный срок эксплуатации не по вине судового экипажа.

После проведения гарантийного ремонта судно вводится в систему ППР.

Аварийный — внеплановый ремонт судна, выполняется для устранения повреждений, вызванных аварийным случаем, и включает только работы, перечисленные в аварийном акте.

Этим же ГОСтом предусмотрены и такие виды ремонтов, как: восстановительный, поддерживающий, межрейсовый и регламентированный. Но эти виды ремонтов для планирования не применяют.

Восстановительный — внеплановый ремонт судна, выполняемый для устранения повреждений, вызванных стихийным бедствием. Восстановительный ремонт производится в исключительных случаях, в основном, особо ценных и уникальных судов. Суда, прошедшие восстановительный ремонт, вводятся в систему ППР.

Поддерживающий — ремонт выполняется после исключения судна из системы ППР. Такой ремонт назначается в тех случаях, когда капитальный ремонт нецелесообразен из-за большой его стоимости и длительности простоя судна. Вывод судна из эксплуатации во всех случаях оформляют соответствующим приказом судовладельца.

Межрейсовый — ремонт судна, выполняемый между рейсами для поддержания исправного состояния его отдельных элементов.

Регламентированный — плановый ремонт судна, выполняемый согласно эксплуатационной документации, независимо от его технического состояния.

Для механизмов предусмотрены следующие виды ремонтов, регламентированные ГОСТом 18322-78, и которые приведены на структурной схеме ниже.

Текущий ремонт выполняется с целью устранения мелких дефектов (преждевременное изнашивание и поломка деталей), возникающих в процессе работы механизмов, для поддержания их в нормальном техническом состоянии. Его выполняют силами судового экипажа, как во время переходов, так и в период стоянки судна.

Средний и капитальный — эти виды ремонтов направлены на восстановление частично или полностью израсходованного ресурса механизмом. Их выполняют силами СРЗ при участии членов судового экипажа.

Ремонтный цикл судовых технических средств.

Ремонт — это процесс восстановления работоспособности механизмов и оборудования путём устранения дефектов и израсходованного ресурса.

Весь ремонтный цикл СТС состоит из шести этапов.

Нулевой этап — подготовительный. К этому этапу относят работы, выполняемые СРЗ до постановки судна в ремонт.

К работам нулевого этапа относят комплектацию механизмов, запасных частей и различного оборудования из обменного фонда, изготовление отливок, поковок, деталей, заготовку материала, комплектацию проектно-конструкторской и технологической документации.

Основанием выполнения работ по нулевому этапу являются ремонтные ведомости нулевого этапа. Работы нулевого этапа в общем объёме работ заводского ремонта составляют в среднем 10%.

Демонтаж, разборка и дефектоскопия — второй этап, но фактически считается первым, который осуществляется на СРЗ после постановки судна в ремонт. По объёму он составляет 25-30% от общего объёма судоремонтных работ. Демонтаж, разборку, мойку и очистку механизмов от нагара, жировых, коррозионных отложений и накипи производят перед дефектоскопией. В результате заводской дефектоскопии окончательно определяют объём и расчётный срок ремонта судна.

Докование судна производится до окончания работ второго этапа и продолжается параллельно с работами четвёртого этапа. По объёму докование занимает примерно 10% от общего объёма ремонтных работ по судну.

Ремонт и изготовление деталей — основной и наиболее трудоёмкий этап. По объёму он составляет 35—40%. На этом этапе восстанавливают изношенные детали, изготавливают элементы корпусных конструкций, производят статическую и динамическую балансировку вращающихся деталей механизмов и др.

Сборка, монтаж и стендовые испытания — этап начинается после ремонта и замены изношенных деталей.

Стендовым испытаниям подвергают вспомогательные механизмы и дизели небольшой и средней мощности при наличии специальных стендов. Работы этого этапа составляют около 15%.

Швартовные и ходовые испытания — начинают после завершения всех монтажных работ по судну. Сначала проводят швартовные, а затем — ходовые испытания. Испытания проводят по специальным программам. По объёму этот этап составляет около 10%.

Коррозионное и усталостное разрушение деталей

Коррозионное разрушение. Коррозией металла называют самопроизвольное его разрушение вследствие физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Различают электрохимическую и химическую коррозии.

Электрохимическая коррозия делится на биологическую, щелевую и атмосферную. Поверхность корпуса судна омывается морской водой, которая способствует возникновению электрохимической коррозии — при этом воздействующей средой являются электролиты (растворы солей, кислот и щелочей), металл переходит в раствор, идёт процесс разрушения наружной обшивки в подводной части корпуса судна. Поверхность подводной части корпуса судна подвергается также и биологической коррозии, возникающей под влиянием микроорганизмов (обрастание металла микроорганизмами).

Щелевая коррозия возникает в зазоре между двумя поверхностями.

Атмосферная коррозия — когда на поверхности металла образуется влажная плёнка от атмосферных осадков, брызг воды.

При химической коррозии воздействующей внешней средой являются воздух, газы и жидкие вещества, не проводящие электрического тока.

В судовых механизмах распространённым видом химического коррозионного разрушения является газовая, ванадиевая и сернистая коррозии, которым подвержены детали поршневого движения дизеля, газотурбокомпрессора и парового котла.

Ванадиевая и сернистая коррозии образуются при сгорании тяжелых сортов топлива в дизелях и паровых котлах. С целью борьбы с ванадиевой и сернистой коррозией используют топливо, содержащее минимальное количество ванадия и серы, а также введение в топливо специальных присадок (MgO, MgS04).

Усталостное разрушение — процесс постепенного накопления повреждений под действием повторно-переменных напряжений, приводящих к образованию трещин и его разрушению. Свойство материала противостоять усталости называют выносливостью. Зарождение усталостного разрушения трудно обнаружить, это обстоятельство делает его особенно опасным.

Ползучесть материала — процесс медленного нарастания пластической деформации материала при силовых воздействиях, меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности. Скорость ползучести находится в прямой зависимости от температуры и напряжений.

Виды изнашивания деталей и пар трения, их классификация

Детали и пары трения СТС подвержены действию различного рода механического и коррозионно-механического изнашивания, а также коррозионному и усталостному разрушениям. Материал деталей, работающих в условиях высоких температур, под действием внешних нагрузок подвергается ползучести.

Изнашивание — это процесс постепенного изменения размеров деталей при трении. Результат изнашивания называют износом.

Механическое — изнашивание материала в результате механических воздействий на него.

Абразивное—механическое изнашивание материала из-за воздействия на него режущих или царапающих твёрдых тел, или частиц.

Гидроабразивное — механическое изнашивание материала в результате воздействия на него твёрдых частиц, увлекаемых потоком жидкости.

Газоабразивное — механическое изнашивание материала в результате воздействия на него твёрдых частиц, увлекаемых потоком газа.

Эрозионное — механическое изнашивание материала в результате воздействия на него потока жидкости или газа. Этому изнашиванию подвержены гребные винты, лопастные колёса центробежных и осевых насосов, наружные и внутренние поверхности нагрева паровых водотрубных котлов и др.

Кавитационное — гидроэрозионное изнашивание поверхности твёрдого тела при движении его относительно жидкости, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, что создаёт местное повышение давления или температуры.

Явление кавитации и связанное с ним кавитационное изнашивание наблюдается у лопастей гребных винтов и лопастных колёс центробежных и осевых насосов.

Усталостное (осповидное изнашивание) — механическое изнашивание поверхности трения в результате деформирования микрообъёмов материала, приводящего к возникновению трещин и отделению частиц.

Выкрашивание {Pitting) — процесс образования ямок на поверхности трения в результате отделения частиц материала при усталостном изнашивании (при вибрации).

Молекулярно-механическое — изнашивание материала в результате механического воздействия и молекулярных сил на него. При этом изнашивании наблюдается перенос частиц металла с одной поверхности детали на другую.

Изнашивание при заедании — молекулярно-механическое изнашивание деталей в результате глубинного вырывания материала (схватывания) и переноса его с одной поверхности трения на другую. Такое изнашивание встречается у подшипников скольжения на контактной поверхности зубчатой передачи при недостаточной смазке.

Коррозионно-механическое — изнашивание материала в результате механического воздействия на него, сопровождаемое химическим или электрическим взаимодействием материала со средой. Это изнашивание характерно для шеек валов насосов, перекачивающих морскую воду.

Окислительное — коррозионно-механическое изнашивание материала, при котором основное влияние на изнашивание оказывает химическая реакция с кислородом или окисляющей окружающей средой.

Изнашивание при фреттинг-коррозии — коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при относительно малых колебательных перемещениях. Это изнашивание встречается на посадочных поверхностях конуса гребного вала и винта, на посадочных поверхностях вкладышей рамовых подшипников дизеля.

Исследованиями установлено, что все процессы изнашивания деталей и пар трения протекают аналогично.

Говоря о физическом изнашивании необходимо отметить, что механизмы и корпус судна дополнительно подвержены моральному изнашиванию, которое выражается в их техническом старении.

Дефекты, возникающие при эксплуатации судовых технических средств

Под действием внешней среды и рабочих нагрузок во время эксплуатации СТС и судна в целом возникают дефекты, то есть детали и узлы деформируются, изнашиваются, поражаются коррозией и эрозией, в них образуются трещины, изменяется структура и механические свойства металла. В результате общее техническое состояние механизма перестаёт соответствовать требованиям, указанным в технических условиях.

Дефект — одно из несоответствий детали, узла или механизма установленным требованиям. Все возникающие дефекты при эксплуатации СТС могут быть разделены на четыре группы.

Конструктивные — дефекты, возникающие вследствие ошибок, допущенных при расчёте конструкции из-за неправильного расчёта размеров деталей, подбора материалов, режима термообработки, выбора посадок и допусков. Характерным признаком конструктивного дефекта является систематический отказ детали или узла с одним и тем же дефектом: трещиной, деформацией, чрезмерным изнашиванием и т.д. Конструктивные дефекты (вибрация корпуса судна, судового валопровода) чаще всего проявляются на головных судах серии.

Производственные — дефекты, возникающие вследствие ошибок, допущенных при изготовлении деталей и сборке механизмов. Чаще всего они происходят из-за отступления от номинальных размеров в рабочих чертежах, применения других материалов, несоблюдения технических условий при сборке судовых механизмов.

Эксплуатационные — дефекты, возникающие в результате естественного нормального физического изнашивания деталей и узлов механизма, либо нарушения правил технической эксплуатации СТС.

Естественным нормальным физическим изнашиванием называют процесс, возникающий при нормальной эксплуатации механизма при воздействии трения, коррозии, эрозии, кавитации, упругих и пластических деформаций, высоких температур и знакопеременных нагрузок.

При изнашивании детали и узлы механизма изменяют свои первоначальные геометрические формы и размеры, теряют механические, физические и химические свойства, которыми они обладали после изготовления или ремонта.

Аварийные — дефекты, возникающие в результате нарушения Правил технической эксплуатации СТС или из-за конструктивных и производственных дефектов, которые могут приводить к повышенному изнашиванию, деформациям и поломкам деталей (повышенное изнашивание дейдвудных подшипников, разрыв шатунных болтов, проворачивание вкладышей рамовых подшипников коленчатого вала, деформация шатуна и т.д.), что в свою очередь ведёт к авариям.

Главные составляющие эксплуатации судна и судовых технических средств.

Главными составляющими эксплуатации судна и СТС являются техническое использование и судоремонт.
Техническое использование — это управление судном и СЭУ.
Судоремонт включает ТО, ремонт судна и СТС.
ТО и ремонт — это комплекс планово-предупредительных ремонтных работ по поддержанию судна и СТС в исправном техническом состоянии.
В настоящее время применяется два вида технического обслуживания и ремонта судов и СТС: по состоянию и по расписанию (план-график, регламент).
ТО и ремонт по состоянию применяют для СТС, если их технические параметры можно определить без разборки.
ТО и ремонт по расписанию применяют для СТС, состояние которых невозможно определить без разборки, или разборка которых обязательна при освидетельствовании Российским морским Регистром судоходства. ТО выполняют судовые экипажи, базы технического обслуживания (БТО) и участки по подводному техническому обслуживанию судов. Ремонт осуществляется на судоремонтных заводах (СРЗ).
Механизмы СЭУ работают надёжно только тогда, когда техническое обслуживание и их ремонт выполняют согласно правилам технического обслуживания и техническим условиям, надлежащим и тщательным образом.