Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 13
1.1 Обоснование необходимости повышения эффективности хранения машин лесохозяйственного назначения 13
1.1.1 Хранение машин лесного хозяйства в системе технического обслуживания и ремонта 13
1.1.2 Особенности коррозии машин для лесного хозяйства 20
1.2 Анализ консервационных составов для противокоррозионной защиты лесохозяйственных машин при хранении 27
1.3 Использование консервационных составов на основе отработанных минеральных масел 36
1.4 Перспектива использования растительных масел и отходов их производства для консервации лесохозяйственных машин 39
1.5 Современные тенденции применения наноматериалов и нанотехнологий для защиты машин от коррозии 41
1.6 Выводы, цель и задачи исследования 45
2. Теоретическое обоснование создания ресурсосберегающих консервационных составов для защиты лесохозяйственных машин от коррозии при хранении в различных природно-климатических условиях 48
2.1 Обоснование критерия рационального состава консервационных составов...48
2.2 Отбор факторов для прогнозирования защитной способности консервационных составов 53
2.3 Прогнозирование защитной способности консервационных составов при защите от коррозии лесохозяйственных машин при хранении 56
2.4 Выводы по главе 64
3. Программа и методика исследований 66
3.1 Программа проведения исследований 66
3.2 Методика экспериментальных исследований 67
3.2.1 Выбор и характеристика материалов для приготовления консервационных составов 67
3.2.2 Обоснование выбора нанопорошков для создания консервационных составов 70
3.2.3 Технология получения из растительных масел ингибиторов коррозии с поверхностно-активными наноразмерными молекулами 75
3.2.4 Выбор образцов и технология нанесения консервационных составов 80
3.2.5 Методика оценки смачивающих свойств и гидрофобности консервационных составов 82
3.2.6 Методика оценки адгезионной прочности и стойкости консервационных составов к смыванию 85
3.2.7 Методика оценки коррозионной стойкости консервационных составов 88
3.2.8 Методика проведения натурных коррозионных испытаний консервационных составов 92
3.3 Выводы по главе 96
4. Результаты исследований и их анализ 97
4.1 Результаты исследований смачивающих свойств и гидрофобности консервационных составов 97
4.2 Результаты сравнительных исследований адгезионной прочности и стойкости консервационных составов к смыванию 101
4.3 Результаты сравнительных испытаний коррозионной стойкости консервационных составов 104
4.4 Результаты натурных испытаний консервационных составов 107
4.4.1 Сравнительные результаты натурных испытаний консервационных составов в закрытом помещении 107
4.4.2 Сравнительные результаты натурных испытаний консервационных составов под навесом 109
4.4.3 Сравнительные результаты натурных испытаний консервационных составов на открытой площадке 111
4.5 Результаты испытаний консервационных составов в производственных условиях 115
4.6 Выводы по главе 117
5. Реализация результатов исследований и их эффективность 120
5.1 Рекомендации по организации производства консервационных материалов
на основе отходов 120
5.2 Рекомендации по противокоррозионной защите машин и оборудования лесохозяйственного назначения на основе разработанного консервационного состава 126
5.3 Экономическая эффективность результатов исследований 130
5.4 Выводы по главе 133
Общие выводы 134
Список использованных источников 138
Приложения 151
- Особенности коррозии машин для лесного хозяйства
- Обоснование выбора нанопорошков для создания консервационных составов
- Результаты исследований смачивающих свойств и гидрофобности консервационных составов
- Рекомендации по противокоррозионной защите машин и оборудования лесохозяйственного назначения на основе разработанного консервационного состава
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В целях использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов используются различные лесохозяйственные машины, в том числе лесные плуги, бороны, культиваторы, сажалки, сеялки, опрыскиватели. По данным Федерального бюджетного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства» (ФБУ ВНИИЛМ) для выполнения лесохозяйственных работ в России имеется в наличии 24343 единицы техники и дополнительно требуется еще свыше 31 тыс. машин. Эффективность их использования (коэффициент технической готовности, простои) во многом определяется функционированием системы технического обслуживания и ремонта техники (СТОИРТ), элементом которой является хранение машин и их защита от коррозии. Наиболее эффективное хранение машин обеспечивается в закрытых помещениях предприятий. Однако около 60 % парка лесохозяйственных машин хранится на открытых площадках. Из-за ограниченных экономических возможностей во многих лесохозяйственных организациях имеются случаи несоблюдения правил хранения машин и низкого качества выполнения работ по противокоррозионной защите. В результате коррозии при хранении машин и оборудования снижается их долговечность, повышается трудоемкость операций технического обслуживания и ремонта. Наиболее подвержены коррозии зубья звездочек и втулочно-роликовые цепи, резьбовые соединения, рабочие органы почвообрабатывающих машин: лемехи лесных плугов, лапы культиваторов и другие. Из-за коррозии растут расходы на содержание парка машин. Затраты на техническое обслуживание и ремонт рабочих органов почвообрабатывающих орудий в лесохозяйственных организациях составляют от 32 до 78 % стоимости машин. В последние годы для снижения затрат на противокоррозионную защиту наметилась тенденция использования консервационных составов из отходов. Однако конкретные рекомендации по приготовлению таких консервационных составов и результаты их испытаний применительно к лесохозяйственным машинам в литературе отсутствуют.
Целью работы является создание ресурсосберегающих консервационных составов для противокоррозионной защиты машин лесного хозяйства при постановке их на длительное хранение.
Методы исследования. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных исследований. Для теоретического обоснования выбора рационального консервационного состава для противокоррозионной защиты лесохозяйственных машин с учетом природно-климатических условий регионов использовались методы математического моделирования.
Объект исследования – консервационные составы для противокоррозионной защиты лесохозяйственных машин при хранении.
Предмет исследования – защитная эффективность консервационных составов для противокоррозионной защиты лесохозяйственных машин при хранении.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
– предложен критерий и разработана технико-экономическая модель выбора ресурсосберегающих консервационных составов для противокоррозионной защиты машин лесного хозяйства при постановке их на длительное хранение с учетом природно-климатических условий регионов;
– разработаны ресурсосберегающие консервационный состав и ингибитор коррозии (их новизна защищена патентами на изобретения «Состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений» (патент РФ № 2462538) и «Ингибитор коррозии металлов» (патент РФ № 2462539));
– получены зависимости свойств консервационных составов, в том числе гидрофобности и коррозионной стойкости, от содержания в них различных компонентов;
– для лесохозяйственных организаций разработана малогабаритная установка для приготовления консервационных составов из отходов производства растительных масел и отработанных моторных масел (новизна технического решения защищена патентом на полезную модель «Установка для приготовления состава для консервации лесохозяйственной техники» (патент РФ № 114872)).
Достоверность и обоснованность научных положений определяется:
– использованием сертифицированного оборудования и апробированных методик исследований;
– построением теории на известных методах математического моделирования скорости коррозионных процессов;
– базированием идеи создания ресурсосберегающих консервационных составов из отходов на анализе практики противокоррозионной защиты лесохозяйственных машин и обобщения передового опыта в смежных отраслях, в том числе в сельском хозяйстве;
– совпадением результатов лабораторных исследований и натурных испытаний с результатами проверки защитной эффективности консервационных составов в производственных условиях;
– сравнением результатов, полученных автором, и данных, полученных в результате ранее проведенных исследований по рассматриваемой тематике;
– использованием современных методик сбора и обработки исходной информации.
Практическая значимость работы. На основании результатов исследования:
– разработаны новые ресурсосберегающие консервационные составы на основе отходов производства растительных масел и отработанных минеральных масел;
– предложены рекомендации по применению ресурсосберегающих консервационных составов на основе отработанных минеральных масел и разработанного ингибитора коррозии для противокоррозионной защиты лесохозяйственных машин.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Основные результаты диссертационной работы соответствуют пункту 12 «Разработка методов оценки качества, обоснование эффективности технического обслуживания и сервиса машин и оборудования лесопромышленного и лесохозяйственного назначения» паспорта специальности 05.21.01 – технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства.
Личное участие соискателя состоит в определении цели и задач исследования, разработке критерия и технико-экономической модели выбора ресурсосберегающих консервационных составов для противокоррозионной защиты лесохозяйственных машин при постановке их на длительное хранение, разработке программы и методики проведения научных экспериментов, непосредственном участии в получении, обработке, обобщении и интерпретации полученных экспериментальных данных. При участии автора получены два патента на изобретения и один патент на полезную модель, подготовлен раздел монографии. Лично соискателю принадлежит 2,1 п.л. основных публикаций по результатам работы, в том числе статья в издании, рекомендованном ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации для публикации результатов диссертаций.
Основные положения, выносимые на защиту:
– результаты мониторинга условий хранения лесохозяйственных машин и их коррозионного разрушения;
– критерий и технико-экономическая модель выбора ресурсосберегающих консервационных составов для противокоррозионной защиты лесохозяйственных машин при постановке их на длительное хранение;
– зависимости свойств консервационных составов (смачиваемости, гидрофобности, адгезионной прочности, смываемости и коррозионной стойкости) от содержания в них различных компонентов, в том числе ингибитора коррозии и нанопорошка бемит;
– результаты сравнительных натурных коррозионных испытаний консервационных составов;
– рекомендации по применению ресурсосберегающих консервационных составов для противокоррозионной защиты лесохозяйственных машин при их хранении под навесом, в закрытых помещениях и на открытых площадках.
Реализация результатов диссертационной работы. Результаты работы внедрены в закрытом акционерном обществе «Автокон», в Юрьев-Польском филиале государственного автономного учреждения «Владлесхоз», в Центре испытаний сельскохозяйственной техники ФГБНУ «Росинформагротех», в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве» (ВНИИТиН Россельхозакадемии).
Апробация работы. По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Московского государственного университета леса (МГУЛ) 2010-2013 гг.; на международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» в Вологодском государственном техническом университете (ВоГТУ) 2009-2011 гг.; на международной конференции «Нанотехнологии и наноматериалы в лесном комплексе» (МГУЛ) 2011 г.; на международных научно-практических конференциях «Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК» (ФГБНУ «Росинформагротех») 2010, 2012 гг.; на международной научно-практической конференции «Интеграция науки, образования и производства в области агроинженерии» (г. Москва, МГАУ им. В.П. Горячкина) 2010 г.; на международной научно-практической конференции «Трибологические основы повышения ресурса машин (наука, образование, практика)» (Москва, МГАУ им. В.П. Горячкина) 2010 г.; на международных научно-технических конференциях «Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей» (2010 г.) и «Научные проблемы технического сервиса сельскохозяйственных машин» (2011-2012 гг.) (г. Москва, ГОСНИТИ); на международной научно-практической конференции «Нанотехнологии – производству» (Фрязино) 2010 г.; на международной научной сессии «Инновационные проекты в области агроинженерии» (Москва, МГАУ им. В.П. Горячкина) 2012 г.
По результатам конкурса, проводимого Россельхозакадемией, работа отмечена дипломом Бюро отделения механизации, электрификации и автоматизации Россельхозакадемии за лучшую завершенную научную разработку 2011 года. Малогабаритная установка для приготовления консервационных составов из отходов растительных масел и отработанных моторных масел экспонировалась на XII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи «НТТМ - 2012» (Москва, ВВЦ, 26-29 июня 2012 г.). По результатам работы выставки автор разработки в рамках приоритетного национального проекта «Образование» Министерства образования и науки Российской Федерации получил диплом лауреата премии по поддержке талантливой молодежи, установленной Указом Президента Российской Федерации от 6 апреля 2006 г. № 325 «О мерах государственной поддержки талантливой молодежи».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 научных работы, в том числе 8 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертаций, раздел монографии и одна статья в иностранном журнале, получены два патента на изобретение и один патент на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и 10 приложений. Общий объем работы составляет 163 страницы. Работа содержит 51 рисунок и 35 таблиц. Список использованных источников включает 116 наименований.
Особенности коррозии машин для лесного хозяйства
Для машин, используемых в лесном хозяйстве, характерна сезонность и небольшая занятость в году. Например, лесные плуги, бороны, культиваторы, опрыскиватели и другие прицепные машины используются всего несколько смен - 150-300 ч. В остальное время они находятся на хранении, преимущественно на открытых площадках лесохозяйственных организаций, подвергаясь воздействию атмосферных осадков, солнечной радиации и других факторов. При этом не только незащищенные поверхности подвергаются коррозии, но и происходит разрушение лакокрасочных покрытий. Коррозия - одна из основных причин разрушения металлических поверхностей лесохозяйственных машин при хранении - результат их физико-химического взаимодействия с компонентами окружающей среды.
В зависимости от условий контакта поверхности с коррозионной средой выделяют следующие виды коррозии:
атмосферная, при которой металл разрушается в результате воздействия возникшей на нем пленки влаги, содержащей растворенные агрессивные вещества;
жидкостная, когда корродирующая поверхность находится в растворе электролита (в диссертации не рассматривается);
щелевая, особенности которой обусловлены различными условиями доставки окислителя (кислорода) в зазоры и щели металлических конструкций и к открытым участкам (в диссертации не рассматривается);
электрокоррозия, связанная с действием внешнего источника тока или блуждающих токов (в диссертации не рассматривается);
биокоррозия, обусловленная деятельностью микроорганизмов (в диссертации не рассматривается).
В конструкциях лесохозяйственных и сельскохозяйственных машин имеется большое количество поверхностей, сопряжений, узлов и деталей, подверженных воздействию атмосферной и других видов коррозии. Характер их коррозионного разрушения может быть различным. В работе [41] обобщены наиболее часто встречающиеся типы поражения (рисунок 1.5 и таблица 1.4).
Нами проведено обследование лесохозяйственных машин на поражение коррозией при их хранении в Тверской, Московской, Пензенской областях и Республике Мордовия. Результаты обследования показали, что наиболее подвержены коррозии рабочие органы почвообрабатывающих машин (лемехи плугов, лапы и диски культиваторов) (рисунки 1.6 - 1.8), сварные и резьбовые соединения (рисунки 1.9 и 1.10), зубья звездочек и втул очно-роликовые цепи (рисунок 1.11) обшивка и конструкции из тонколистовой стали (рисунки 1.12 и 1.13) и другие элементы.
По данным источника [41] экономические потери от коррозии достигают 40 % от всех средств, затрачиваемых на ремонт техники, а 70-80 % деталей машин выходит из строя вследствие совместного воздействия атмосферной коррозии и механических нагрузок. Из них 20-25 % приходится на долю поломок вследствие потери прочности из-за атмосферной коррозии. Исследованиями установлено, что поверхности деталей с коррозионными разрушениями изнашиваются в 1,5-2 раза быстрее, а их усталостная прочность снижается на 30-40 %. По данным Пучина Е.А. и Гайдара СМ. [42] после трех лет эксплуатации прицепных машин коррозионному воздействию подвержены 70-80 % деталей и узлов. У тракторов К-701, которые широко используются в лесном хозяйстве, при поступлении в капитальный ремонт коррозионным разрушениям подвергнуты 150 наименований узлов и деталей. По данным обследования площадь коррозионных поражений составляет от 15 до 90 % поверхности [41]. Интенсивно подвергаются коррозии лемехи плугов. По данным авторов работы [41] глубина коррозии незащищенного плужного лемеха достигает за год 120 мкм. При этом коррозионные потери составляют в среднем 25-35 г на лемех или 1,5-2 % его общей массы. Особенно велики потери от коррозии тонколистовых конструкций машин. По данным авторов источника [42] за девять лет эксплуатации средние потери от коррозии тонколистовых конструкций достигает 20-30 % от их массы. При коррозии резьбовых соединений значительно возрастает трудоемкость ремонтных работ.
Поэтому эффективность использования лесохозяйственной техники во многом зависит от качества выполнения работ по их сохранности и прежде всего противокоррозионных мероприятий. В структуре затрат на поддержание парка машин в работоспособном состоянии затраты на эти мероприятия составляют около 7 % [42]. Характер и степень поражения машин определяются их конструктивными особенностями, стойкостью к коррозии используемых конструкционных материалов и эффективностью консервационных составов. В настоящее время разработано большое количество консервационных материалов, различающихся эффективностью защиты машин от коррозии.
Обоснование выбора нанопорошков для создания консервационных составов
В работе также проведены сравнительные испытания антикоррозионных свойств композиций на основе отработанного моторного масла и отходов производства растительных масел с добавлением нанопорошков. При выборе нанопорошка руководствовались информацией о его применимости для консервационных составов, промышленном производстве и стоимости.
Несмотря на то, что сегодня российские предприятия имеют возможность получения опытных образцов любых наноматериалов, ни одна их разновидность не производится в промышленном масштабе. Практически все производимые сейчас наноматериалы используют для проведения научных исследований. Об этом свидетельствует структура спроса на наноматериалы в России. Так, около 95 % производимых нанопорошков идут на научные исследования, и лишь около 5 % находят применение в конечной потребительской продукции. Нанопорошки -наиболее развитый коммерческий сегмент российской наноиндустрии. Это обусловлено их сравнительно низкой стоимостью, а также простотой технологии производства. Рынку углеродных наноматериалов (детонационных наноалмазов, фуллеренов и нанотрубок) принадлежит более скромное место на рынке. Объем потребления углеродных наноматериалов в России составляет 380-390 кг в год с существенным приоритетом наноалмазов (91 %). 8 % объема приходится на фуллерены, 1 % - на углеродные нановолокна и нанотрубки [85, 89].
Сегодня потенциальные возможности производства нанопорошков в России составляют около 100 тонн в год. Реальные производственные показатели из-за ограниченного внутреннего спроса гораздо ниже - 11 тонн. На рынок же поступает лишь небольшая часть произведенной продукции - около 1-2 тонн в год (в течение последних трех лет). Это связано, прежде всего, с тем, что значительный сегмент производителей нанопорошков - научные центры и вузы, которые используют данную продукцию для собственных исследований.
Крупнейшие российские компании здесь: НПО «Алтай» (Алтайский край) - 2 т/год, «Алмазный центр» (Санкт-Петербург) - 1,5 т/год, комбинат «Электрохимприбор» (Свердловская область) - 500-700 кг/год, Федеральный центр двойных технологий «Союз» (Московская область) - 400 кг/год, «Реал-Дзержинск» (Нижегородская область) - 240 кг/год. На сегодняшний день развитый коммерческий рынок углеродных нанотрубок в России отсутствует, а проекты по их использованию в производстве находятся только на стадии научных исследований. По экспертным оценкам, объем потребления составляет 3-5 кг в год. Столь низкие показатели потребления определяются высокой стоимостью УНТ. Наиболее развито потребление фуллереновой сажи, что определяется ее низкой стоимостью (15-20 р./грамм). Цена делает ее доступной для проведения научных исследований или для использования в качестве наномодификатора [89].
Одновременно с процессом коммерциализации идет постоянный процесс разработки альтернативных и модернизации существующих технологий получения нанопорошков. Среди российских компаний, занимающихся производством углеродных нанотрубок можно назвать «НТЦ «Гранат», ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец» им. Н.С. Артемова». Однако все перечисленные производители выпускают очень дорогие нанопорошки (от 10 до 40 тысяч рублей за кг), а зарубежные производители продают их по еще более высокой цене.
В литературе [85] имеются сведения об относительно дешевом препарате AgBnoH. Его выпускает концерн «Наноиндустрия». Он содержит наночастицы серебра и предназначен для защиты различных материалов от биоповреждений, в том числе плесневых грибов. Он представляет собой прозрачный, бурого цвета концентрат коллоидного раствора наночастиц серебра. Не содержит хлорсодержащих примесей и относится к биосовместимым веществам. Действие концентрата AgBnoH было успешно апробировано при дезинфекции санитарно-технического оборудования. Хорошие результаты получены при дезинфекции препаратом на объектах коммунального хозяйства, предприятиях общественного питания. Его широко применяют для получения биоцидных красок. Для защиты от образования биообрастаний металлических конструкций, днищ машин применяют композицию «AgBnOH» Антикор [103]. Однако для защиты машин от коррозии он не предназначен.
Анализ рынка нанопорошков, их свойств и стоимости позволил нам выбрать для исследований нанопорошок бемит. Наночастицы бемита (нанопорошок) получали в ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии. В этом научно-исследовательском институте разработана технология получения нанокристалического порошка оксигидрокиси алюминия бемит (рисунок 3.5) путем сжигания алюминия в водных средах. Для этого используют установку сверхкритического водного окисления (рисунок 3.4). Опытно-промышленная установка позволяет поучить до 140 кг в сутки нанокристалического порошка, размером кристаллов не более 50 нм. Стоимость 1 кг нанопорошка составляет 600 р.
Бемит можно рекомендовать в различных областях, в том числе для защиты деталей машин от коррозии. По данным ГНУ ГОСНИТИ, применение нанокристалического порошка оксигидрокиси алюминия бемит в консервационных составов может снизить коррозионные потери металла в 8 раз [104]. Области применения и эффективность нанокристалического порошка бемит приведены в таблице 3.3.
Концентрация наночастиц бемита составляла 5 % по массе. Она обоснована тем, что по данным исследований ГНУ ВНИИТиНа Россельхозакадемии и ГНУ ГОСНИТИ при малых концентрациях добавки бемита не влияют на коррозионную стойкость, а при концентрации выше 5 % его эффект незначителен по сравнению с удорожанием получаемого консервационного состава.
Для приготовления консервационных составов, в том числе с добавлением наночастиц бемита, использовали лабораторную мешалку с электродвигателем (рисунок 3.6).
Вязкость составов определяли по ГОСТ 8420-74 «Методы определения условной вязкости». Для этого использовали вискозиметр ВЗ-4 ГОСТ 9070-75 и секундомер (рисунок 3.7).
Результаты исследований смачивающих свойств и гидрофобности консервационных составов
Эффективность использования лесохозяйственной техники во многом зависит от качества выполнения работ по их сохранности и прежде всего противокоррозионных мероприятий. В настоящее время разработано много консервационных материалов, различающихся эффективностью защиты от коррозии, долговечностью (сроком службы) и стоимостью. Использование товарных консервационных составов требует больших затрат, а применение растительных масел в качестве консервационных составов нецелесообразно из-за продовольственного кризиса в мире. Экономически целесообразно использование консервационных составов второго поколения (полученных не из товарных растительных масел, а из отходов их производства), а также отработанных моторных масел. Однако при хранении лесных машин на открытых площадках они смываются атмосферными осадками.
Одним из факторов, влияющих на антикоррозийную защиту, являются смачивающие свойства защитных покрытий. Нами поведены исследования смачивающих свойств консервационных составов на основе отработанного моторного масла и отходов производства растительных масел (подсолнечного, рапсового и соевого) с добавлением наночастиц бемита. Характеристикой смачиваемости служит диаметр пятна растекания капли, нанесенной на стальную поверхность (рисунок 4.1).
Исследования показывают, что при добавлении в консервационные составы нанопорошка бемит, их смачивающие свойства ухудшаются. Из исследованных составов лучше всего смачивают стальную поверхность составы, содержащие минеральные масла. Состав, содержащий 20 % ингибитора коррозии «Телаз-Л» и 80 % индустриального масла И-20А обеспечивает лучшую смачиваемость стальной поверхности, чем консервационные составы на основе ингибитора коррозии «Телаз-Л» и отработанного моторного и трансформаторного масла.
Гидрофобность консервационных составов оценивается по краевому углу смачивания капли воды на металлической поверхности с покрытием. Результаты исследования краевого угла смачивания приведены в таблице 4.3.
Нами исследовано влияние содержания отработанного моторного масла в консервационном составе на гидрофобность покрытия поверхности образца (рисунок 4.2).
Как показывают результаты исследований, повышение содержания ингибитора коррозии в консервационном составе повышает гидрофобность поверхности образца с покрытием (рисунок 4.3).
Рекомендации по противокоррозионной защите машин и оборудования лесохозяйственного назначения на основе разработанного консервационного состава
Ресурсосберегающая технология защиты наружных поверхностей машин лесного хозяйства от коррозии основана на использовании разработанного ингибитора коррозии и отработанных моторных или трансформаторных масел в качестве растворителя. Разработанный ингибитор коррозии (высоковязкий, малотекучий продукт светло-желтого цвета) хорошо загущает отработанные масла, что способствует формированию достаточного защитного слоя и предотвращает его смыв атмосферными осадками. Характеризуется хорошей адгезией к металлической поверхности и гидрофобными свойствами, хорошо смачивает поверхность углеродистой стали. Для защиты от коррозии наружных поверхностей машин при хранении на открытых площадках содержание ингибитора коррозии в отработанном моторном масле должно составлять 20...30%. Состав можно наносить методом пневматического распыления или кистью.
Толщина защитного слоя зависит от концентрации ингибитора коррозии в отработанном моторном масле. При концентрации 25 % она составляет 150 ... 170 мкм. Норматив расхода состава- 100 ... 200 г/и2.
Консервационные составы на основе отработанных моторных масел образуют на металлических поверхностях машин невысыхающие пленки, которые в дальнейшем за счет частичного смыва атмосферными осадками, насыщения почвенными пылевидными частицами теряют липкость, становятся более твердыми и полностью удерживаются на обработанных участках в течение всего срока хранения.
Технология приготовления консервационного состава
Приготовление консервационного состава осуществляют путем смешивания ингибитора коррозии с отработанным моторным маслом. Готовить консервационные составы целесообразно перед постановкой техники на хранение. Для этого используют различные консервационные установки.
Например, известна установка для приготовления консервационного состава на основе твердых строительных битумов и растворителей типа нефрас для консервации отдельных узлов сельскохозяйственной техники при ее хранении в период простоя. Для перевода битума в жидкое состояние установка снабжена нагревательными элементами [114]. Консервационная установка ПРК-ЗМГ имеет обогреваемый резервуар с мешалкой и пневморедуктор. Привод осуществляется от компрессора или от электродвигателя, а объем резервуара составляет 20 л. Установка предназначена для приготовления вязких составов и защитных мастик [32]. Известна установка для приготовления бензино-битумных составов с электроприводом мешалки. Объем резервуара этой установки составляет 105 л [115]. Она эффективна при приготовлении больших объемов консервационных составов в хозяйствах с большим парком машин. Известна также малогабаритная установка, предназначенная для приготовления составов на битумно-каучуковой основе и загущенных ингибированных масел с присадками. Для этого установка оснащена системой подогрева компонентов [115].
Наиболее близким техническим решением к предложенному является универсальная очистительно-приготовительная установка ОПУ-50М. Она предназначена для приготовления консервационных составов на основе отработанных моторных масел и вязких продуктов их осадка. Для приготовления консервационного состава продукты осадка отработанных масел необходимо нагревать, для чего установка оснащена автоматизированной системой нагрева. Смешивание компонентов производится вручную с помощью листовой мешалки, поэтому длительность приготовления консервационных составов на установке ОПУ-50М составляет 1,5 ч [115]. Для приготовления консервационных составов на основе отходов растительных масел и отработанных моторных масел нет необходимости нагрева компонентов.
Для лесохозяйственных организаций нами разработана установка для приготовления консервационных составов на основе отходов растительных и отработанных моторных масел при постановке машин лесохозяиственного назначения на временное хранение. Новизна технического решения защищена патентом на полезную модель № 114872 «Установка для приготовления состава для консервации лесохозяйственной техники» (приложение 5).
Решаемой задачей полезной модели является создание производительной и сравнительно простой малогабаритной установки для приготовления консервационных составов из отработанного моторного масла и ингибитора коррозии, получаемого из отходов производства рапсового масла для защиты от коррозии машин лесохозяиственного назначения во время их хранения на открытых площадках. Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение производительности при приготовлении консервационных составов из отходов (отработанного моторного масла и ингибитора коррозии, получаемого из отходов производства рапсового масла). Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что установка содержит закрепленную на крышке резервуара мешалку, в качестве привода которой используется электродвигатель (рисунок 5.1).
На резервуаре 2 (емкость 10 л) находится загрузочный люк 7 и закреплена мерная линейка 6. Смешивание компонентов (отработанного моторного масла и ингибитора коррозии, получаемого из отходов производства рапсового масла) производится с помощью мешалки 3, с приводом от электродвигателя 1. Дозирование компонентов, загружаемых в резервуар установки, осуществляют по мерной линейке. Готовый состав сливают в емкость через кран 4, а осадок удаляют через кран 5.
Нанесение консервационного состава
Работы по нанесению консервационного состава проводят на открытых площадках при постановке техники на хранение.
Различные условия консервации определяют выбор технологий и технических средств нанесения защитных покрытий, в основе которых лежит метод пневматического распыления. Для нанесения консервационных составов можно использовать компактный аппарат ПРК-4 и компрессор производительностью не менее 20 м3/ч., а на открытых площадках аппарат ПРК-4 и мобильный энергопривод МЭП-02.
Разработанные рекомендации по защите машин лесного хозяйства от коррозии при хранении на открытых площадках приняты к использованию в Юрьев-Польском филиале государственного автономного учреждения «Владлесхоз» (Владимирская область) (приложение 6). В Центре испытаний сельскохозяйственной техники ФГБНУ «Росинформагротех» (Московская область) рекомендации соискателя были использованы для защиты от коррозии машин при постановке их после полевых испытаний на длительное хранение (приложение 7). Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве» (ВНИИТиН Россельхозакадемии) (г. Тамбов) приняло к использованию результаты исследований для разработки нормативно-технической документации по защите от коррозии лесохозяйственной и сельскохозяйственной техники (приложение 8).
Разработанная малогабаритная установка для приготовления консервационных составов из отходов производства растительных масел и отработанных моторных масел экспонировалась на XII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи «НТТМ - 2012» (Москва, ВВЦ, 26-29 июня 2012 г.) (приложение 9). По результатам работы выставки автор разработки в рамках приоритетного национального проекта «Образование» Министерства образования и науки Российской Федерации получил диплом лауреата премии по поддержке талантливой молодежи, установленной Указом Президента Российской Федерации от 6 апреля 2006 г. № 325 «О мерах государственной поддержки талантливой молодежи» (приложение 10).
