Диссертация (1095152), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Реализация плана испытаний обеспечена втри последовательные стадии:1. Стандартные испытания образцов на коррозию в лабораторных условиях;2. Моделирующие испытания образцов на гидроабразивное изнашивание в агрессивной средена опытно-промышленной установке;3. Эксплуатационные испытания отдельных узлов в действующем оборудовании.Стандартные испытания на коррозионную стойкость проведены по ГОСТ 9.905-82 “Методы коррозионных испытаний. Общие требования” [31]. Использованы образцы размером5055х14х2 мм., массой 11,5±0,3 г.
из углеродистой (Ст3) и коррозионно-стойких сталей(04Х18Н10 и 06ХН28МДТ). Аналогичные образцы использованы и при проведении испытанийна гидроабразивное изнашивание в условиях опытно-промышленной установки. В качествекоррозионной среды использовалась производственная фосфорная кислота, концентрацией 72%(52% по Р2О5), которая впоследствии использовалась при приготовлении пульпы для стендовыхиспытаний. Фотографии проведения испытаний в штатных колбонагревателях ЭКРОС-4100 ипластины испытываемых материалов показаны на рисунке 2.1.абРисунок 2.1 –Проведение испытаний на коррозионную стойкостьа – штатные колбонагреватели ЭКРОС-4100; б - пластины испытываемых материаловИспытания проведены квалифицированными и аттестованными специалистами аккредитованной по лаборатории АО “Невинномысский Азот” (Аттестат № РОСС RU.0001.22ХП81 от12.10.2011 г., срок действия до 12.10.2016 г.
Аккредитация в системе ГОСТ Р.) в соответствии суказанным ГОСТ 9.905-82 (по пять пар образцов каждого из трёх материалов). Поэтому программа, протокол, описание ха испытаний, способы обработки результатов и прочие документыи процедуры предусмотренные стандартной методикой здесь не приводятся, результаты коррозионной стойкости (скорость коррозии) приводятся в п. 3.4 диссертации.
Служебная записка опроведённых испытаниях прилагается (Приложение Б.2)Моделирующие опытно-промышленные (стендовые) испытания на специально созданнойустановке для испытания образцов на гидроабразивное изнашивание проведены на территориицеха для возможности создания реакционной массы из производственных рабочих сред (фосфорная кислота, апатит, серная кислота и вода). Указание о проведении стендовых испытаний вцехе прилагается (Приложение Б.3). Обзор справочным материалов, учебной литературы инаучно-практических работ в области исследования гидроабразивного изнашивания [9; 136; 139и др.] позволил выбрать оптимальную схему и реализовать авторскую конструкцию установки51для моделирования условий, исследования влияния основных параметров и определения износостойкости тестируемых материалов и износостойких покрытий (рисунок 2.2).Рисунок 2.2 – Установка для опытно-промышленных испытаний1 – электродвигатель, 2 – выключатель, 3 – клиновый ремень, 4 – ведущий шкив, 5 – ведомыйшкив, 6 – натяжной ролик, 7 – рабочий вал, 8 – каркас, 9 – регулировочные крепления, 10 – бак, 11 – регулируемая опора бака, 12 – сменные рабочие колеса, 13 – штуцер для заливки масла, 14 – электроподогреватель масла, 15 – дренажный вентиль, 16 – верстак, 17 – термокарман с термопарой.Технические характеристики установки:- максимальная емкость бака мешалки, л (м3) – 45 (0,045);- габаритные размеры, длинаширинавысота, мм – 7005001500;- электродвигатель – асинхронный, трехфазный, тип 4АМХС80А4У3;- номинальная мощность эл/двигателя, кВт – 1,3;- оптимальная частота вращения рабочего вала, мин -1– 450;- окружная скорость лопасти, м/с – 3,5;- тип передачи – ременная;- количество ступиц (рабочих колес) на валу – 3 (нижняя ступица устанавливается понижнему торцу вала);- рабочие колеса – лопастные, турбинные;- угол атаки лопастей - 45 и/или 90;- расстояние между ступицами – 100 мм;- количество лопастей в ступице – 3;- конструкционный материал лопастей – стали Ст3пс, 04Х18Н10 и ЭИ-943 (без защитногопокрытия/с защитным покрытием);52- оптимальный уровень среды в баке мешалки – 450 мм;- номинальная температура – 80…85°С С.При проектировании установки использовался геометрический критерий подобия, а такжевозможность моделирования гидродинамических режимов (в качестве гидродинамического показателя использовался критерий Рейнольдса, центробежный).
Геометрические параметры секции экстрактора и опытной установки показаны на рисунке 2.3. Над размерными стрелкамиразмеры с мешалки, под стрелками – с учётом размерного коэффициента для моделирования.абвРисунок 2.3 – Геометрические параметры секции экстрактора и опытной установкиа – эскиз рабочей секции экстрактора; б – эскиз бака с мешалкой; в – эскиз рабочего колеса (яруса)мешалки.Использование прозрачного бака и применение взвешенных нерастворимых (контрастных) частиц, а также возможность регулирования числа оборотов, высоты расположения рабочих колёс, угла наклона, количества ярусов и прочих параметров, реализованы для возможности исследования гидродинамики перемешивания и анализа взаимодействия потока жидкости собразцами при низких окружных скоростях лопастей (в том числе с применением скоростнойфото и видеосъёмки).Общий вид мешалок, использованных в качестве прототипа при изучении вопросовгидродинамики в секции экстрактора и исследовании участков характерного износа лопастей,установленных в экстракторах АО “Невинномысский азот” показаны на фотографиях рисунка 2.4.53Рисунок 2.4 – Фотографии мешалок-прототипов для моделированияВ качестве образцов применены аналогичные использованным на первом этапе испытаний пластины, в том числе с различными способами поверхностного упрочнения: термообработка (нормализация), азотирование, цементация, карбонитрация, титанирование, диффузионное хромирование, финишное плазменное упрочнение и детонационная металлизация.
Результаты испытаний проведены в п. 3.4 диссертации. Способы крепления образцов на мешалке и наподвеске показаны на рисунке 2.5.Рисунок 2.5 – Способы крепления образцов на мешалке и на подвескеТакие конструктивные решения при размещении образцов, дополнительно к регулируемым параметрам, указанным выше, предусматривают возможность одновременного (в однойсреде) испытывать образцы на коррозию и гидроабразивное изнашивание в коррозионной среде54для возможности проведения сравнительного анализа поверхностей образцов с механическимвоздействием среды и без него.Для возможности максимально близкого моделирования условий изнашивания (состав иконцентрация твёрдых частиц, концентрация кислот и температура суспензии) стенд для испытаний стационарно установлен в насосной цеха № 18 АО “Невинномысский Азот”. Для надлежащей организации опытно-промышленных испытаний в условиях опасного производства иобеспечения контроля соблюдения установленной методики, основные организационнотехнические мероприятия регламентированы распорядительными документами, по форме,установленной на предприятии.
Права и обязанности специалистов и руководителей определены Указанием Технического директора (Приложение Б.4). Требования к безопасному производству работ утверждены инструкцией по эксплуатации установки (Приложение Б.5), методикаиспытаний и ведение записей также регламентированы в установленном на предприятии порядке (Приложения Б.6, Б.7).Рабочая среда – реакционная масса в виде суспензии.
Состав компонентов показан в таблице 2.2. Технологическая схема подачи рабочих сред и подключения установки в цехе дана вПриложении Б.8.Таблица 2.2 – Состав компонентов рабочей средыПлотВеществоНа 1 л водыДля полного баканость, Объем, Масса, Объем,% об.Масса,%кгмасс.кг/ллкгл1,001,001,0017,0141,917,0131,31,511,392,1115,7738,923,7943,71,252,393,1132,7780,740,8075,0Добавляемая H2SO4 80% масс.1,730,010,030,474-0,82-Апатит1,850,561,047,3518,113,6025,01,42,94,140,6100,054,4100,0Вода, в которую затем наливаетсякислотаДобавляемая H3PO4 72% масс.
(52% по Р2О5)Получаемая H3PO4 42% масс. (30% по Р2О5)Суспензия при соотношенииЖ:Т=3:1 (масс.)Проведение промышленных испытаний рабочих поверхностей, эксплуатируемых в условиях коррозионно-механического изнашивания, а также вопросов ТОиР и эксплуатационной55надёжности оборудования в целом, запланировано на центробежных насосах исследуемогопроизводства. В качестве испытываемых деталей установлены их рабочие колёса.
Выбор производства, оборудования и условия его эксплуатации описаны выше.Такой подход оказался наиболее целесообразным не только по результатам проведённогов п. 1.3. особенностей изнашивания оборудования в составе рассматриваемых ХТС, но и по результатам обзора и анализа методик стендовых испытаний насосов, ускоренных испытаний(форсирование нагрузок, экстраполяция и пр.) [53; 77; 158 и др.]. Проведение ускоренных испытаний при коррозионно-механическом изнашивании может существенно сократить продолжительность исследования, но моделирование производственных процессов при их формировании связано с необходимостью решения сложных научно-технических вопросов в областипрочности материалов и конструктивных элементов, их износостойкости, физике и химии рабочих процессов и пр. Выбранный метод испытания позволяет провести исследование в реальных условиях эксплуатации, т.к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
