Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ bền bám dính của lớp phủ kim loại dược phun bằng phương pháp nhiệt khí

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ bền bám dính của lớp phủ kim loại dược phun bằng phương pháp nhiệt khí Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ bền bám dính của lớp phủ kim loại dược phun bằng phương pháp nhiệt khí luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LỜI CAM ĐOAN -*** - “Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết nghiên cứu luận văn chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác mà không tham gia.” Tác giả Phạm Hồng Chi Phạm Hồng Chi -1- ạc sỹ khoa học MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ 1.1 CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ 1.1.1 Khái niệm, đặc điểm phạm vi ứng đụng công nghệ phun phủ 1.1.1.1 Khái niệm: 1.1.1.2 Đặc điểm phạm vi ứng dụng phƣơng pháp phun phủ 1.1.2 Sự hình thành cấu trúc lớp phun phủ 10 1.1.2.1 Những quan điểm xuất hiện lớp phun phủ 11 1.1.2.1 Cấu trúc lớp phun kim loại 12 1.1.3 Các phƣơng pháp phun phủ nhiệt khí 14 1.1.3.1 Phƣơng pháp phun phủ lửa oxy-axetylen 15 1.1.3.2 Phƣơng pháp phun phủ kích nổ khí 16 1.1.3.3 Phƣơng pháp phun phủ Hồ quang điện 18 1.1.3.4 Phƣơng pháp phun phủ Plasma 19 1.1.3.5 Phƣơng pháp phun phủ bốc bay chân không 21 1.1.4 Các vật liệu dùng phƣơng pháp nhiệt phun 23 1.1.4.1 Vật liệu phun phủ dạng dây 23 1.1.4.2 Vật liệu dạng 24 1.1.4.3 Vật liệu dạng bột 25 1.1.4.4 Keramic 25 1.1.5 Thiết bị phun phủ kim loại nhiệt khí 25 1.1.5.1 Khái niệm chung chức thiết bị 25 1.1.5.2 Cơ cấu cấp vật liệu phủ 26 1.1.5.3 Thiết bị phun phủ khí cháy Ơxy-axetylen 28 1.1.6 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng lớp phủ 29 1.2 CÔNG NGHỆ CHUẨN BỊ BỀ MẶT KIM LOẠI NỀN 32 1.2.1 Mục đính Cơng nghệ chuẩn bị bề mặt 32 1.2.2 Công nghệ chuẩn bị bề mặt trƣớc phun phủ: 32 1.2.2.1 Phƣơng pháp làm bề mặt 33 1.2.2.2 Tạo nhám lớp bề mặt trƣớc phun phủ 33 KẾT LUẬN CHƢƠNG 35 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ ĐỘ BÁM DÍNH 36 2.1 CƠ SỞ KÝ THUYẾT VỀ ĐỘ BỀN BÁM DÍNH 36 2.1.1 Lực dính bám hạt kim loại lỏng bên bề mặt chất rắn 36 2.1.2 LỰC VANDERVAN: 38 2.1.3 LỰC LIÊN KẾT DO ẢNH HƢỞNG CỦA LỚP ĐIỆN TÍCH KÉP: 39 2.1.4 Liên kết kim loại: 40 2.1.5 Những nhân tố ảnh hƣởng đến độ bám: 41 1.1.2.2 Ảnh hƣởng lực co rút kim loại: 41 P ạm Hồ g C i -2- ạc sỹ khoa học 1.1.2.3 Ảnh hƣởng trạng thái bề mặt sở (nền) 43 1.1.2.4 Ảnh hƣởng phƣơng pháp chuẩn bị bề mặt: 44 1.1.2.5 Ảnh hƣởng cấu trúc lớp phun 46 1.1 ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ BỀN BÁM DÍNH CỦA LỚP PHUN PHỦ KIM LOẠI 48 1.1.2.6 Ảnh hƣởng yếu tố công nghệ đến độ bền bám dính 48 1.1.2.7 Ảnh hƣởng chế độ cấp vật liệu phun: 48 1.1.2.8 Ảnh hƣởng chế độ làm việc đầu phun: 49 1.1.2.9 Ảnh hƣởng yếu tố chùm hồ quang điện dòng vật liệu phủ 51 1.1.2.10 Ảnh hƣởng phƣơng pháp chuẩn bị bề mặt: 53 1.1.2.11 Ảnh hƣởng ứng suất dƣ lớp phủ: 54 1.1.2.12 Ảnh hƣởng công nghệ xử lý nhiệt sau phun phủ: 54 1.2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG ĐỒNG THỜI CỦA NHIỀU YẾU TỐ CƠNG NGHỆ TỚI ĐỘ BỀN BÁM DÍNH 58 1.1.2.13 Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm 58 1.1.2.14 Phƣơng pháp hồi quy: 58 1.1.2.15 Xác định hệ số phƣơng trình hồi quy: 58 2.2.1.1 Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số tính thích ứng mơ hình tồn học: 59 1.1.2.16 Xây dựng phƣơng trình hồi quy với biến số phƣơng pháp tối ƣu hố: 60 1.1.2.17 Xây dựng phƣơng trình hồi quy với biến số 60 1.1.2.18 Phƣơng pháp tối ƣu 62 1.1.2.19 ẢNH HƢỞNG CỦA XỬ LÝ NHIỆT SAU PHUN ĐẾN CHẤT LƢỢNG LỚP PHUN PHỦ 63 1.1.2.20 Mục đích việc xử lý nhiệt lớp phun phủ 63 1.1.2.21 Phƣơng pháp nung kết: 63 1.1.2.22 Phƣơng pháp nung chảy: 64 1.1.2.23 Phƣơng pháp biến dạng dẻo 66 1.1.2.24 Ảnh hƣởng nhiệt độ thời gian thiêu kết đến tính chất học lớp phun phủ 66 1.1.2.25 Ảnh hƣởng thời gian thiêu kết tới khuếch tán hai pha kim loại 67 KẾT LUẬN CHƢƠNG 68 CHƢƠNG THIẾT Ị V PHƢƠNG PH P NGHIÊN CỨU 69 3.1 THIÊT BI THI NGHIÊM PHUN PHU ĂNG OXYAXETYLEN 69 3.1.1 Đầu phun yp – 69 3.1.2 Máy phun 69 3.1.3 Máy n n khí tự động: 70 3.1.4 Các bình chứa khí: 70 3.1.5 Máy phun cát: 70 3.2 PHƢƠNG PH P X C ĐỊNH ĐỘ ỀN KÉO CỦA LỚP PHUN PHỦ 72 3.3 PHƢƠNG PH P X C ĐỊNH ĐỘ ỀN M DÍNH CỦA LỚP PHUN PHỦ .73 3.3.2 Phƣơng pháp xác định độ bền bám dính pháp: 74 3.4 XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ BỀN BÁM DÍNH CỦA LỚP KIM LOẠI BẰNG THỰC NGHIỆM 75 P ạm Hồ g C i -3- ạc sỹ khoa học 3.4.1 QU TR NH CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ 75 3.4.1.1 Công tác chuẩn bị kỹ thuật: 75 3.4.1.2 Lựa chọn vật liệu phun phủ 76 3.4.1.3 Chuẩn bị m u phun 77 3.4.1.4 Điều ch nh máy 77 3.4.1.5 Phun thử nghiệm 77 3.4.1.6 Phun thức 78 3.4.1.7 Kiểm tra chất lƣợng sản phẩm sau phun 78 3.4.1.8 Gia công phun phủ 78 3.4.1.9 Kiểm tra chất lƣợng lần cuối 78 3.4.2 XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC BIỂU THỊ QUAN HỆ GIỮA ĐỘ BỀN BÁM DÍNH PHÁP CỦA LỚP PHUN PHỦ VỚI THÔNG SỐ: KHOẢNG CÁCH PHUN, ÁP LỰC KHÍ THỔI VÀ ÁP LỰC KHÍ ƠXYT 79 3.4.2.1 Điều kiện thí nghiệm: 79 3.4.2.2 Điều kiện biên chế độ thí nghiệm 80 3.4.2.3 Mơ tả thí nghiệm: 80 3.4.2.4 Kết đo xử lý số liệu thí nghiệm 81 3.4.2.5 Tìm vùng tối ƣu thông số công nghệ 83 KẾT LUẬN CHƢƠNG 87 CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI 89 4.1 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI ĐỂ CHỐNG ĂN MÒN CHO NGỌN ĐUỐC CỦA GIÀN CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM SƢ TỬ VÀNG 89 KẾT LUẬN CHUNG 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 P ạm Hồ g C i -4- ạc sỹ khoa học DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH VẼ Hình 1-1: Ngun lý đầu phun khí cháy Hình 1-2: nguyên tắc làm việc đầu phun hồ quang điện Hình 1-3: Cấu trúc lớp phun phủ 13 Bảng 1-1 cho ta thấy so sánh thành phần hoá học lớp phủ với dây phun 13 Hình 1-4: Cấu trúc kim tương số lớp phủ 14 Hình 1-5: Sơ đồ nguyên lý phun phủ lửa ôxy-axêtylen 15 Hình – : Sơ đồ nguyên lý phun phủ kích nổ khí 17 Hình 1-7: Sơ đồ nguyên lý phương pháp phun phủ hồ quang điện 18 Hình 1-8: Sơ đồ chế tạo thành plasma 20 Hình 1-9: Sơ đồ nguyên lý phun phủ plasma 20 Hình 1-10: Sơ đồ nguyên lý thiết bị phủ kiem loại chân khơng 21 Hình 1-11 Sơ đồ chức thiết bị phun phủ 26 Hình 1-12: Sơ đồ cấu cấp vật liệu bột 26 Hình 1-13 Sơ đồ nguyên lý dạng thiết bị cấp liệu bột 27 Hình 1-14 Sơ đồ cấu cấp dây 28 Hình 1- 15 Sơ đồ nguyên lý thiết bị phun khí cháy ơxy-axêtylen 28 Hình 1-16: cấu tạo đầu phun ơxy-axêtylen 29 Hình 1-17: Sơ đồ công nghệ chuẩn bị bề mặt 32 Hình – 1: Sự dính bám giọt lỏng vật rắn 36 Hình – 2: Hình dạng giọt lỏng 37 Hình – 3: Ảnh hưởng vị trí nguyên từ đến lực liên kết 39 Hình – 4: Ứng suất lớp phủ 41 Hình 2-6 Sự bố trí nguyên tử mạng 43 Hình 2-7 Sự phụ thuộc sức bền bám dính độ nhám bề mặt 45 Hình – Ảnh hưởng số yếu tố đến độ bám dính 46 Hình 2-9: Sơ đồ chùm tia phun 47 Hình – 10: Sự hình thành cấu trúc lớp 48 Hình 2-11 Quan hệ độ bền bám dính ( a ) công suất riêng (Nd) hệ số sử dụng vật liệu (KM) 50 P ạm Hồ g C i -5- ạc sỹ khoa học Hình 2-12 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng cơng suất dịng plasma Nd đến số thông số kỹ thuật 51 Hình 2-13: Độ bám dính phụ thuộc vào khoảng cách phun lớp từ thép 45 52 Hình 2-14: Độ cứng phụ thuộc vào khoảng cách phun phủ từ thép C45 53 Hình 2-15: Độ chịu mài mịn phụ thuộc vào khoảng cách phun lớp phủ từ thép 0,8%C 53 Hình 2-16 Sơ đồ tóm tắt yếu tố cơng nghệ ảnh hưởng đến độ bền bám dính 55 Bảng – 61 nh – 2: Sơ đồ cấu tạo phễu chuyển cát 71 nh 3- Sơ đồ cấu tạo súng phun cát 72 nh 3-4 Sơ đồ m u thử bền k o lớp phủ kim loại 72 nh – 5: u thử độ bền bám dính pháp 74 Hình 3-6 Sơ đồ quy trình cơng nghệ phun phủ 76 Hình – 7: Sơ đồ ứng suất bám dính pháp 79 Hình – 8: Ảnh m u thử độ bền bám dính pháp 80 Hình 4.1 Flare boom sau sử lý bề mặt phương pháp nhiệt nhôm 89 Hình 4.2 Súng phun 90 Hình 4.3 Kiểm tra hoạt động thiết bị trước tiến hành làm thực nghiệm (test panel) 90 Hình 4.4 Kiểm tra độ muối hạt mài trước sử dụng để làm bề mặt gia cơng 91 Hình 4.5 m u thử sau phủ lớp nhôm phương pháp nhiệt phun 91 Hình 4.6 kiểm tra nhiệt độ bề mặt kim lợi trưốc tiến hành nhiệt phun 92 Hình 4.7 Nhiệt phun m u thử 92 Hình 4.8 kiểm tra độ dày khô lớp phủ 93 Hình 4.9 Tiến hành phun phủ chi tiết 95 P ạm Hồ g C i -6- ạc sỹ khoa học MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việt Nam tiến trình phát triển ngày hội nhập sâu rộng vào kinh tế giới, nhiều nghành công nghiệp đƣộc đầu tƣ lớn, có khí chế tạo, cơng nghiệp dầu khí… phần lớn thiết bị công nghệ trƣớc phải nhập nguyên đặt sản xuất từ nƣớc với giá thành cao, chi phí lắp đặt vận chuyển thay với chi phí lớn so với đầu tƣ ban đầu Do việc nghiên cứu triển khai chế tạo sản phẩm nƣớc thành cơng góp phần khơng nhỏ vào việc giảm chi phí đầu tƣ tăng sức cạnh tranh cho sản phẩm nƣớc Mục tiêu nghiên cứu đề tài Làm công nghệ phun phủ để ứng dụng gia công bề mặt, tạo lớp chống oxy hóa cho kết cấu giàn khai thác dầu hoạt động môi trƣờng oxy hóa cao chịu nhiệt cao Đối tƣợng nghiên cứu ứng dụng Ngọn đuốc (flare boom) giàn công nghệ trung tâm Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu thực nghiệp để xác định yếu tố cơng nghệ ảnh hƣởng đến tính bám dính khả chống oxy hóa lớp phủ kim loại Ứng dụng công nghệ phun phủ để gia công bề mặt Đuốc (flare boom) với thời gian hoạt động 20 năm khơi thềm lục địa Việt Nam Cấu trúc luận văn Nội dung luận văn đƣợc chia thành chƣơng, cuối luận văn kết luận chung kiến nghị cho hƣớng nghiên cứu tiếp theo, cụ thể gồm : +Phần mở đầu + Chƣơng : Tổng quan công nghệ phun phủ + Chƣơng : Nghiên cứu lý thuyết độ bám dính + Chƣơng : Thiết bị phƣơng pháp nghiên cứu + Chƣơng : Ứng dụng đề tài + Kết luận chung, kiến nghị hƣớng nghiên cứu + Tài liệu tham khảo P ạm Hồ g C i -7- ạc sỹ khoa học CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ PHUN PHỦ 1.1 Cơng nghệ phun phủ 1.1.1 Khái niệm, đặc điểm phạm vi ứng đụng công nghệ phun phủ 1.1.1.1 Khái niệm: Phun phủ kim loại đƣợc kỹ sƣ ngƣời Thụy Sỹ tên Max Ulrich Schoop phát minh từ năm đầu kỷ 20 Nguyên lý phƣơng pháp công nghệ dùng nguồn nhiệt (hồ quang, khí cháy, plasma) làm nóng chảy kim loại Sau đó, kim loại lỏng đƣợc dịng khơng khí nén thổi mạnh làm phân tán thành hạt sƣơng mù nhỏ, bắn lên bề mặt vật đƣợc chuẩn bị sẵn (làm sạch, tạo nhám) tạo lớp kim loại phủ có độ dày theo yêu cầu, hạt kim loại đè lên theo lớp 1.1.1.2 Đặc điểm phạm vi ứng dụng phƣơng pháp phun phủ Phun kim loại phủ đƣợc kim loại nguyên chất, hợp kim chúng vật liệu phi kim lên mặt kim loại bề mặt vật cứng khác Bằng phun kim loại tạo lớp d n điện vật không d n điện, tạo lớp chịu nhiệt v.v… Những cơng dụng có ý nghĩa lĩnh vực kỹ thuật Hình 1-1: Nguyên lý đầu phun khí cháy Ở kim loại đƣợc đƣa vào đầu phun dƣới dạng dây có đƣờng kính khoảng 1.2÷3mm Các ống d n khí ơxy, axêtylen khơng khí nén có áp suất đƣợc đƣa tới đầu phun Hỗn hợp khí ơxy axêtylen cháy cho ta lửa hàn khí Dƣới tác dụng lửa đầu dây bị đốt nóng chảy Đồng thời khơng khí nén thổi giọt kim loại lỏng P ạm Hồ g C i -8- ạc sỹ khoa học làm bắn hạt kim loại nhỏ bay theo dịng khí nén với tốc độ cao (khoảng 100 ÷ 200m/s) đập lên bề mặt vật đắp Lớp kim loại phủ bề mặt vật có độ cứng lớn kim loại dây có sức bền kéo khơng lớn Sức bền liên kết với vật liệu sở nhỏ Nhƣng tính chất lớp phủ có nhiều tác dụng khác nhƣ tính chịu mài mịn ma sát ƣớt, có khả giữ dầu Để nâng cao độ bám lớp phủ, bề mặt sở phải hoàn toàn đƣợc chuẩn bị trƣớc phƣơng pháp thích hợp nhƣ gia cơng khí, phun bi, bắn cát… Sau làm tạo nhấp nhô, tốt tiến hành phun không chậm Nếu để lâu bề mặt làm lại bị ơxy hố khơng khí Kim loại hợp kim trƣờng hợp tạo đƣợc dƣới dạng dây đƣa vào dầu phun dƣới dạng bột (gọi đầu phun bột kim loại) Hình 1-2: nguyên tắc làm việc đầu phun hồ quang điện Nhiệt dùng đốt cháy kim loại thu đƣợc lửa ôxy-axêtylen hồ quang điện Hình 1- Là đầu phun sử dụng hồ quang điện, đầu phun loại phun kim loại có điểm nóng chảy cao Để gây cháy hồ quang ngƣời ta dùng nguồn điện bình thƣờng nhƣ hàn điện Kim loại phun dầu phun khí đầu phun hồ quang khơng thiết phải có tính chất chung Mặt khác khả sử dụng phun kim loại không bị hạn chế độ lớn, nhỏ vật phủ Vì thiết bị phun kim loại dễ dàng di dộng xách tay Phun P ạm Hồ g C i -9- ạc sỹ khoa học kim loại thích hợp cho việc phục hồi tiết bị mòn nhƣ: trục khuỷu, cổ trục lắp bi, chốt … sửa chữa khuyết tật vật đúc Ngày ngƣời ta dùng đầu phun với lửa Plasma để phun kim loại có điểm nóng chảy cao nhƣ: vonfram, molipđen, crơm… Phun kim loại dùng cho mục đích sau: - Phục hồi chi tiết máy mòn - Sửa chữa khuyết tật vật đúc - Sửa chữa khuyết tật xuất gia công khí - Bảo vệ chống g mơi trƣờng khí - Bảo vệ chi tiết làm việc nhiệt độ cao - Thay kim loại mầu kim loại phun - Trang trí Tuy nhiên phun kim loại cịn có nhựơc điểm sau: - Mối liên kết lớp phủ kim loại thấp - Tổn thất kim loại nhiều d n đến giá thành sản phẩm cao - Ảnh hƣởng đến độ bền chi tiết (giảm giới hạn mỏi chi tiết) - Bề mặt phun luôn yêu cầu phải làm tạo nhấp nhơ - Địi hỏi trình độ tay nghề công nhân kỹ thuật cao Điều kiện làm việc nhọc Những nhƣợc điểm hƣớng đƣợc nghiên cứu 1.1.2 Sự hình thành cấu trúc lớp phun phủ Dứơi áp lực dịng khí nén, kim lỏng đƣợc thổi làm phân tán thành lớp sƣơng mù kim loại nhỏ đƣợc bám lên bề mặt chi tiết đƣợc chuẩn bị sạch, tạo nên lớp phủ dày, phần tử kim loại đè lên theo lớp Trên sở tƣợng lý – hố xảy q trình phun kim loại, hình thành lớp phủ phức tạp vấn đề có nhiều quan điểm Ở ta nêu số quan điểm hình thành lớp phủ phun kim loại P ạm Hồ g C i -10- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học bảng – 9, đó: m u có chốt k o 7,8 đƣợc xử lý nhiệt với thời gian thêu kết 10s Bảng – Kết thí nghiệm Thơng số cơng nghệ Loạt thí Ứng suất Chiều Thời bám dày lớp gian dính phủ thiêu kết (mm) (s) x1 x2 x3 (mm) (MPa) (MPa) (MPa) 170 0,30 0,20 19 170 0,30 0,20 19 0,30 0,20 21 nghiệm Giá trị trung bình 19,6 190 0,35 0,22 19 200 0,35 0,22 16,2 250 0,40 0,24 14 Giá trị trung bình 16,4 200 0,35 0,22 47 200 0,35 0,22 44 200 0,35 0,22 48 Giá trị trung bình 10 46,3 Phân tích kết quả: Kết thí nghiệm bảng – cho ta thấy: + Độ bền bám dính m u có thiêu kết lớn độ bền bám dính m u khơng thiêu kết + Độ bền bám dính thí nghiệm có giá trị tƣơng đƣơng độ bền bám dính đƣợc công bố giới [88] P ạm Hồ g C i -84- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học + Nhƣ chế độ phun phủ tối ƣu đƣợc xây dựng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm: khoảng cách phun 170 – 200mm, áp suất khí thổi: 0,3 – 0,4 MPa áp suất khí xy 0,20 – 0,22 MPa 3.4.2.6 Bản chất vật lý ảnh hƣởng thông số: khoảng cách phun áp suất khí thổi áp suất khí Ả đến độ bền bám lớp phủ ưởng khoảng cách phun: Khoảng cách phun tăng giới hạn định đảm bảo giá trị áp suất khí thổi hợp lý d n đến vận tốc bay (V) hạt kim loại đạt đƣợc giá trị thích hợp, nghiã lƣợng va chạm hạt ( mV ) với bề mặt kim loại phù hợp để làm hạt đạt đƣợc độ bám tốt với phần tử kim loại Ngƣợc lại khoảng cách phun nhỏ vận tốc bay (v) hạt lớn, d n đến lực va chạm hạt với bề mặt kim loại lớn nhƣ lực bám phần tử kim loại không đủ khả thắng áp lực va chạm, kết làm phần tử kim loại bị bay khỏi bề mặt kim loại trƣờng hợp khoảng cách phun tăng lớn d n đến vận tốc bay hạt giảm dần đến khả bám phần tử giảm đến Ả ưởng áp suất khí thổi: Khi áp suất khí thổi tăng q lớn vận tốc bay hạt kim loịa lớn, d n đến lực bám phần tử kim loại không đủ khả thắng lực va chạm hạt Kết phần tử kom loại bay khỏi bề mặt kim loại Trƣờng hợp áp suất khí thổi thảm vận tốc bay (V) hạt giảm đi, d n đến lực va chạm phân tử không đủ khả làm biến dạng va chạm với phân tử kim loại kết phần tử kim loại liên kết với đƣợc Ảnh hƣởng áp suất khí xy: mục đích khí xy trình cháy để đảm bảo cho công suất nhiệt lửa làm cho kim loại phủ nóng chảy hợp lý Song khí xy có áp suất nên tác dụng vào làm hạt thay đổi vận tốc hạt Do áp suất khí xy cung cấp lƣợng cho hạt nhƣng hạn chế so với áp suất khí thổi P ạm Hồ g C i -85- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học * Tóm lại: thơng số đại lƣợng đồng thời tác động đến độ bám phần tử trình phun Ở khoảng giá trị định thông số đáp ứng độ bền bám tối ƣu phần tử lớp phủ nhƣ phần tử lớp phủ với kim loại P ạm Hồ g C i -86- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học KẾT LUẬN CHƢƠNG Từ phân tích đến kết luận nhƣ sau: Các thiết bị: đầu phun yp - 1, máy phun yp – 1, máy n n khí tự động, bình chứa khí, máy phun cát, súng phun cát thiết bị phổ biến đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho công nghệ phun phủ lửa oxyaxetylen Các phƣơng pháp xác định độ bền k o, độ bền bám trƣợt, độ bền bám dính theo m u phƣơng pháp phổ biến giới, có độ tin cậy khả thi điều kiện công nghệ thiết bị Việt Nam Phƣơng pháp nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ thời gian thiêu kết đến chiều dày lớp khuếch tán thành phần hóa học lớp phủ biện pháp đánh giá toàn diện khuyếch tán kim loại vào kim loại lớp phun phủ Từ kết thực nghiệm cho phép kết luận nhƣ sau: Trong giới hạn khoảng cách phun 100 -200mm, áp suất khí thổi 0,3 – 0,4 MPa áp suất khí ơxyt độ bền kéo, độ bền bám dính lớp phun phủ kim looaị tăng, khoảng cách phun ảnh hƣởng nhiều Khi khoảng cách phun tăng lớn 200mm độ bền lại giảm xuống Sự ảnh hƣởng đồng thời ba thông số gây cho độ bền không đáng kể Sau xử lý thích hợp lớn phun phủ kim loại đƣợc cải thiện độ bền cấu trúc kim tƣơng, cụ thể là: + Độ bền k o tăng lần, độ bền bám tăng hai lần so với trƣớc xử lý nhiệt + Độ cứng phủ tăng từ 20 – 25% so với trƣớc xử lý nhiệt + Cấu trúc kim tƣơng có độ xốp đƣợc giảm nhƣ khơng cịn Thời gian trì nhiệt độ thiêu kết tăng chiều dày lớp khuếch tán tăng laà tăng độ bền bám dính, nhƣng làm giảm độ cứng bề mặt lớp phủ (đối với lớp phủ có chiều dày < 0,5mm) P ạm Hồ g C i -87- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học Thời gian trì nhiệt độ thiêu kết thiêu kết nên chọn khoảng – 10s cho lớp phủ có chiều dày đến 0,5 mm, 10 – 20s cho lớp phủ dày >1mm Chế độ phun tối ƣu phƣơng pháp lửa ôxytaxêtylen, vật liệu phủ từ nhóm hợp kim Ni – Cr – Si – cho độ bền bám dính với thông số là: - Khoảng cách phun: 170 – 200mm - Áp suất khí thổi: 0,3 – 0,4 MPa - Áp suất khí xy: 0,20 – 0,22 MPa P ạm Hồ g C i -88- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI 4.1 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ CỦA ĐỀ T I ĐỂ CHỐNG ĂN MỊN CHO NGỌN ĐUỐC CỦA GIÀN CƠNG NGHỆ TRUNG TÂM SƢ TỬ VÀNG Flare boom kết cấu đƣợc lắp giàn công nghệ trung tâm để phục vụ việc khai thác dầu khí ngồi khơi đƣợc lắp đặt ngồi trời, có chức đốt khí đồng hành dƣ để ổn định áp suất giếng hệ thống đƣồng ống d n khí giàn Flare boom hoạt động điều kiện nhiệt độ cao, mối trƣờng oxy hóa cao Tuổi đời flare boom thƣờng phụ thuộc vào thời gian khai thác giàn, nhiên kéo dài từ 15 đến 20 năm Do yêu cầu khắt khe điều kiện làm việc nhƣ nên việc chọn cơng nghệ chống ăn mịn cho Flare boom địi hỏi cao Đối với thiết kế cũ số flare boom v n đƣợc sơn sơn chị nhiệt nhƣng tuổi thọ thiết bị không lâu, phƣơng pháp nhiệt nhôm trƣờng hợp hữu dụng Vì lớp nhơm phủ vừa có tác dụng chống oxi hóa vừa có tác dụng d n nhiệt tốt làm giảm nhiệt độ kết cấu trình làm việc Hình 4.1 Flare boom sau sử lý bề mặt phƣơng pháp nhiệt nhôm Để chuẩn bị cho việc gia công nhiệt nhôm cho flare boom trƣớc tiên phải xây dựng đƣợc quy trình thi cơng hợp lý với điều kiện khí hậu để đẩm bảo thông P ạm Hồ g C i -89- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học số tiêu chuẩn lớp phủ đƣợc đảm bảo theo yêu cầu đƣa Do sau xây dựng xong quy trình cơng nghệ để thi cơng làm tiếp công đoạn làm thực nghiệm test thơng số đầu m u thử có tính chất hóa lý nhƣ vật liệu chi tiết Hình 4.2 Súng phun Hình 4.3 Kiểm tra hoạt động thiết bị trƣớc tiến hành làm thực nghiệm (test panel) P ạm Hồ g C i -90- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học Hình 4.4 Kiểm tra độ muối hạt mài trƣớc sử dụng để làm bề mặt gia cơng Hình 4.5 m u thử sau đƣợc phủ lớp nhôm phƣơng pháp nhiệt phun P ạm Hồ g C i -91- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học Do lần chế tạo flare boom cho giàn công nghệ trung tâm Việt Nam lần việc thi công lớp phun phủ cơng trƣờng cho cấu kiện dầu khí Việt Nam Vì nên việc kiểm tra tiến hành thi cơng phải có phối hợp chuyển giao công nghệ chuyên gia ngƣời Pháp phía đại diện nhà thầu thi cơng Tuy nhiên kết viêc m u đạt yêu cầu cao đƣợc áp dụng thành công cho đuốc giàn Sƣ tử vàng Hình 4.6 kiểm tra nhiệt độ bề mặt kim lợi trƣốc tiến hành nhiệt phun Hình 4.7 Nhiệt phun m u thử P ạm Hồ g C i -92- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học Hình 4.8 kiểm tra độ dày khơ lớp phủ Sau công đoạn kiểm tra thông số điều kiện phun phủ cácdiều kiện biên sau phun m u test đƣợc gửi kiểm tra tính trƣớc tiên hành triển khai thi công chi tiết thật (bảng 4.1) P ạm Hồ g C i -93- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học Bảng 4.1 Kết test m u đạt chất lƣơng yêu cầu với giám sát chủ đầu tƣ MCDEMOTT CUU LONG JOC P ạm Hồ g C i -94- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học Hình 4.9 Tiến hành phun phủ chi tiết Đuốc giàn STV sau gia công xong bàn giao cho nhà thầu lắp đặt vận hành khơi thêm lục địa Việt Nam vào tháng 4/2008 với thời gian bảo hành cam kết 20 năm Đây thành công bƣớc đầu Tổng công ty cổ phần Dịch vụ kỹ thuật dầu khí Việt Nam việc tiếp cận phát triển công nghệ đóng sửa chữa cơng trình dầu khí Hiện Tổng cơng ty tiếp tục triển khai việc chế tạo Flare boom cho giàn công nghệ trung tâm Biển Đông Và kết thu đƣợc tốt lớp phủ bề mặt phƣơng pháp nhiệt nhôm cho chất lƣợng tốt đảm bảo cho giàn hoạt động đƣợc 20 năm Dự kiến giàn đƣợc lắp đặt khơi vào 28/09/2012 P ạm Hồ g C i -95- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học KẾT LUẬN CHUNG Từ nghiên cứu lý thuyết kết thực nghiệm cho ph p đến kết luận: Độ bền bám dính lớp phun phủ kim loại phụ thuộc vào liên kết học, hoá học lý học Độ bền bám dính ch tiêu mang tính định chất lƣợng lớp phun phủ Chế độ phun gây ảnh hƣởng nhiều đến độ bền bám dính Phun phủ lửa ôxytaxêtylen phƣơng pháp phổ biến thiết bị vận hành đơn giản, tính vạn cao, vốn đầu tƣ thấp dùng đƣợc đa dạng loại vật liệu kim loại phủ Nhóm vật liệu Ni – Cr – Si – B phù hợp với công nghệ phục hồi chi tiết máy điều kiện công nghệ, thiết bị Việt Nam Các phƣơng pháp kiểm tra tính chất học lớp phun nhƣ: độ bền k o, độ bền bám trƣợt, độ bền bám dính, độ cứng chụp kim tƣơng phƣơng pháp kiểm tra chất lƣợng chính, có độ tin cậy cao dễ dàng thực điều kiện công nghệ thiết bị Việt Nam Bằng thực nghiệm xây dựng đƣợc phƣơng trình biểu thị phụ thuộc độ bền bám dính, độ bền bám trƣợt, độ bền kéo ba thông số chế độ phun: khoảng cách phun, áp suất khí thổi áp suất khí ơxyt Ảnh hƣởng số yếu tố công nghệ đến độ bền bám dính giới hạn: khoảng cách phun 100 – 200mm, áp suất khí thổi 0,3 – 0,4 MPa áp suất khí xy 0,15 – 0,25MPa thì: + Khi tăng khảng cách phun, tăng áp lực khí thổi áp lực khí ơxyt độ bền bám dính lớp phun phủ tăng, khoảng cách phun ảnh hƣởng nhiều Khi khoảng cách phun tăng 200mm độ bền bám dính giảm dần + Xử ký nhiệt sau phun làm cải thiện chất lƣợng lớp phun phủ cụ thể độ bền k o, độ bền bám trƣợt, độ bền bám dính tăng cấu trúc kim tƣơng đƣợc cải thiện biểu độ xốp đƣợc giảm hầu nhƣ khơng cịn + Thời gian trì nhiệt độ thiêu kết kéo dài làm giảm độ cứng lớp phun phủ có chiềy dày nhỏ < 0,5mm + Chế độ phun tối ƣu thông số phƣơng pháp lửa ôxytaxêtylen - Khoảng cách phun: 170 – 200mm - Áp suất khí thổi: 0,3 – 0,4 MPa P ạm Hồ g C i -96- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học - Áp suất khí xy: 0,20 – 0,22 MPa + Thời gian trì nhiệt độ nóng chảy xử lý nmhiệt cho lớp phủ từ nhóm vật liệu Ni – Cr – Si – B nên chọn khoảng – 10s lớp phủ có chiều dày đến 0,5mm, khoảng 10 – 20s lớp phủ có chiều dày lớn 1mm Đã ứng dụng kết đề tài phun phủ cho 20 trục ép cúi máy chải sợi Kết chạy có tải tháng v n chƣa có biểu mịn P ạm Hồ g C i -97- Luận văn Thạc Sỹ Khoa Học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: [1] Nguyễn Bình cộng (1975), Giáo trình kỹ thuật sửa chữa máy kéo ô tô (Chƣơng 6: Khôi phục chi tiết phƣơng pháp phun kim loại) NXB Nông Thôn, Hà Nội [2] Nguyễn Bình (1980), Nghiên cứu khơi phục chi tiết dạng trục dùng máy kéo Việt Nam công nghệ hàn rung phun thép hồ quang điện, luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội, Hà Nội [3] Trần Văn Địch (1977), Nghiên cứu độ xác gia cơng phƣơng pháp thực nghiệm (Chƣơng 7: Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm), Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội [4] Hoàng Văn Gợt (1999), nghiên cứu ảnh hƣởng số yếu tố công nghệ đến chất lƣợng lớp phun kim loại phƣơng pháp nhiệt khí, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật chế tạo máy, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội [5] Nguyễn Thanh Hải (2001), nghiên cứu số thông số Cơ thiết bị sấy thóc giống sử dụng xạ gốm hồng ngoại chọn lọc giải tần hẹp (trang 31 – 38), luận văn Tiến sỹ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội, Hà Nội [6] Nghiêm Hùng (1999), vật liệu học, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội [7] Nguyễn Đức hùng (1994), sổ tay mạ nhúng, phun (Chƣơng 7: Phun phủ kim loại), NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [8] Chƣơng KC04 (1995), triển khai cơng nghệ phun phủ để bảo vệ kim loại chống ăn mịn mơi trƣờng nƣớc biển, Hà Nội [9] Hàn Đức Kim Hoàng Văn Châu (1998), Nghuên cứu thiết lập hoàn thiện quy trình cơng nghệ phun phủ, sơn tẩm, bảo vệ chống ăn mịn phần dao động sóng cho chân giàn khoan, Báo cáo hội nghị KHCN biển lần thứ IV, Hà Nội [10] Hoàng Tùng (1994), Phun phủ ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [11] Nguyễn Nhƣ Ý (1997), Giáo trình quy hoạch thực nghiệm, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội P ạm Hồ g C i -98- ... trúc lớp 1.1 ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ BỀN BÁM DÍNH CỦA LỚP PHUN PHỦ KIM LOẠI 1.1.2.6 Ảnh hƣởng yếu tố cơng nghệ đến độ bền bám dính Rất nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng lớp. .. ĐỊNH ĐỘ ỀN M DÍNH CỦA LỚP PHUN PHỦ .73 3.3.2 Phƣơng pháp xác định độ bền bám dính pháp: 74 3.4 XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ BỀN BÁM DÍNH CỦA LỚP KIM LOẠI BẰNG THỰC... Hình – Ảnh hƣởng số yếu tố đến độ bám dính a Ảnh hƣởng khảng cách phun hạt kim loại đến độ dính bám độ nhấp nhơ, đó: - độ bền kéo, - độ bền cắt b Ảnh hƣởng độ biến cứng đến độ bám dính k c Ảnh hƣởng