Анотація до роботи:

Пономаренко А.М. Оптимізація технології нанесення захисних плазмових покриттів на труби пароперегрівачів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.06 – Зварювання та споріднені технології. – Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, м. Київ, 2003.

Дисертація присвячена збільшенню терміну промислової експлуатації труб пароперегрівачів котлів ТЕЦ шляхом нанесення на їх зовнішню поверхню захисного металокерамічного композиційного покриття із підвищеним коефіцієнтом теплопровідності з метою компенсації теплових втрат у котлах. Створено математичні моделі, які дозволяють оцінити тепловий стан захисного металокерамічного композиційного покриття, економічну доцільність технологічного процесу від його використання. Створені багатофакторні моделі технологічних процесів отримання захисного металокерамічного композиційного покриття та його охолодження стислим повітрям в процесі нанесення встановлюють зв’язок між енергетичними параметрами процесу напилювання та газодинамічними параметрами системи охолодження. Запропоновано вдосконалену методику визначення залишкових напружень та коефіцієнта теплопровідності системи захисного металокерамічного композиційного покриття - труба пароперегрівача. Отримані результати дали можливість сформулювати комплекс вимог стосовно отримання даного типу покриття.

1. Отримано стійкий до тривалих експлуатаційних навантажень у робочій зоні котлів пароперегрівачів (температура експлуатації робочого середовища близько 900 ⁰С.) шар захисного металокерамічного композиційного покриття з використанням повітряно-плазмового методу напилювання, термін експлуатації якого перевищує термін експлуатації труб без покриття у 8 разів.

2. Удосконалено методику корегування газодинамічних і енергетичних характеристик повітряно-дугового струменя плазмотрона ПМ-2 за рахунок отриманих експериментальних даних: швидкості руху часток напилювання – 240 мс^-1, температури плазмового струменя у зоні “швидких” часток Т=5500-6300 С, завдяки чому вдалося збільшити значення коефіцієнту використання матералу з 68 до 72 % (у порівнянні з базовою моделлю плазмотрона маррки ПМ-2), а також терміну експлуатації аноду – до 30 годин.

3. Експериментально доведено, що зменшення залишкових напружень від 1,51 МПа (у базовому захисного металокерамічного композиційного покриття) до 1,1 МПа (у розробленому на основі Al₂O₃ - TiO₂ - БрА-7 захисному металокерамічному композиційному покритті) може забезпечуватися безпосередньо під час напилювання за рахунок структурних перетворень в покритті з використанням системи інтенсивного охолодження потоком стисненого сухого повітря.

4. Під час напилювання формуючої суміші Al₂O₃ - TiO₂ - БрА-7 повітряно-плазмовим струменем при використання системи інтенсивного повітряного охолодження, внаслідок “відсікання” потоком стисненого повітря плазмового струменя, вдалося збільшити коефіцієнт використання матеріалу до з 68 % до 75 % при збереженні якісних експлуатаційних технологічних показників захисного покриття (силі адгезійного зчеплення – s_А = 34 МПа, силі когезійного зчеплення – s_К = 41 Мпа, загальній пористості П=4%). Даний процес був реалізований при наступних технологічних параметрах повітряно-плазмового напилювання: силі струму дуги – І=190 А, еквівалентному значенні напруги на дузі – U=200 В, витратах плазмоутворюючого газу – G_ПГ=10,7510^-4 кгс^-1, витратах порошкового матеріалу – G_ПОР=310^-3 кгс^-1, і параметрах системи інтенсивного повітряного охолодження: кутові нахилу ежектора подачі стисненого повітря – a = 90, швидкості охолодного повітря на виході із ежектора – V_ОП = 182 мс^-1, відстані від сопла ежектора до труби пароперегрівача – L_CE = 0,12 м.

5. Модифіковано і запущено в експлуатацію на Черкаській ТЕЦ виробничий комплекс повітряно-плазмового напилювання захисних покриттів ОПН-11 на базі установки УВН-1 суттєвим доробком якого стала можливість наносити покриття на труби пароперегрівачів без використання додаткового оснащення.

6. Технологія нанесення захисного металокерамічного композиційного плазмового покриття із підвищеним коефіцієнтом теплопровідності була впроваджена на підприємстві Черкаська ТЕЦ державної акціонерної енергокомпанії “Черкасиобленерго” з річним очікуваним економічним ефектом 12967 грн по одному котлові пароперегрівача.

Публікації автора:

1. Поляков С.П., Пономаренко А.М. "Зворотний" рух катодної плями у поперечному магнітному полі.–Вісник ЧІТІ. Частина 2.– Черкаси: ЧІТІ, 1996. – С. 84-87. (Здобувачем запропонована теорія, яка пояснює рух катодної плями у "зворотному" напрямку при зниженні тиску у вакуумній камері).

2. Биков В.И., Мякота І.С., Пономаренко А.М., Тунь О.І. Нанесення термозносостійких покриттів Вісник ЧІТІ. Частина 2.– Черкаси: ЧІТІ, 1996. – С. 79-83. (Здобувачем проведено експериментальне дослідження і отримано рішення технологічної задачі збільшення терміну безаварійної експлуатації труб пароперегрівачів котлів ТЕЦ методом плазмового нанесення захисного металокерамічного композиційного покриття).

3. Биков В.И., Мякота І.С., Тунь О.І., Пономаренко А.М. Нанесення термозносостійких покриттів //Материалы научной конференции "Ресурсо- и энергосберегающие технологии в промышленности". – Одесса: ОГПУ, 1996. – С.130-131. (Здобувачем проведено експериментальне дослідження і запропоновано метод нанесення захисних металокерамічних композиційних покриттів на труби пароперегрівачів котлів марки БКЗ-22-110гц).

4. Мякота І.С., Тунь О.І., Пономаренко А.М. Обробка водних розчинів за допомогою малозношувальних анодів //Материалы научной конференции "Ресурсо- и энергосберегающие технологии в промышленности". – Одесса: ОГПУ, 1996. – С.35-36. (Здобувачем проведено обгрунтування доцільності застосування плазмового напилювання для нанесення захисних покриттів на аноди водоочисних установок “Алмаз” з метою продовження терміну їх експлуатації).

5. Биков В.И., Мякота І.С., Тунь О.І., Пономаренко А.М. Захисне покриття труб пароперегрівачів //Материалы научной конференции "Высокоэффективные технологии в машиностроении". –Алушта: Национальный технический университет "КПИ", 1996. – С.77-78. (Здобувачем запропонована схема і спосіб нанесення захисного металокерамічного композиційного покриття на зовнішню поверхню труб пароперегрівачів котлів ТЕЦ)

6. Мякота І.С., Тунь О.І., Пономаренко А.М. Електрохімічна обробка води з використанням нерозчинних електродів //Материалы научной конференции "Высокоэффективные технологии в машиностроении". –Алушта: Национальный технический университет "КПИ", 1996. – С.47-48. (Здобувачем розроблений і технологічно обгрунтований метод підвищення гарантованого терміну експлуатації малозношувальних анодів водоочисних установок).

7. Поляков С.П., Пономаренко А.М. Плазмове захисне покриття для збільшення терміну експлуатації труб пароперегрівачів. – Вісник ЧІТІ. №1.– Черкаси: ЧІТІ, 2001. – С. 102-107. (Здобувачем проведений аналіз зміни коефіцієнта теплопровідності та мас-спектрометричний аналіз захисного металокерамічного композиційного покриття в залежності від терміну його експлуатації).

8. Губар Є.Я., Пономаренко А.М. Метод підвищення теплопровідності плазмового захисного металокерамічного покриття. – Вісник ЧІТІ. №2.– Черкаси: ЧІТІ, 2001. – С. 120-124. (Здобувачем проведений аналіз зміни зносостійкості та коефіцієнта теплопровідності захисного металокерамічного композиційного покриття в залежності від терміну його експлуатації).

9. Пономаренко А.М. Економічні аспекти нанесення захисного покриття на труби пароперегрівачів котлів типу БКЗ-220Гц. –Вісник ЧІТІ. №3.– Черкаси: ЧІТІ, 2001. – С. 198-200. (Здобувачем проведений розрахунок очікуваного річного економічного ефекту від впровадження технології нанесення захисного металокерамічного композиційного покриття на виробництві).

10. Поляков С.П., Губар Є.Я., Пономаренко А.М. Втрати енергії в пароперегрівачі із захиснм покриттям. – Вісник ЗДТУ. № Запоріжжя: ЗДТУ, 2002. – С. 52-54. (Здобувачем проведений комплексний аналіз доцільності і раціональності застосування повітряно-плазмового напилювання захисних металокерамічних композиційних покриттів у теплоенергетичній промисловості, зокрема на трубах котлів пароперегрівачів).

11. Пономаренко А.М. Економічні аспекти нанесення захисного покриття на труби пароперегрівачів котлів типу БКЗ-220Гц //Тези доповідей 1-ої Міжнародної наукової конференції "Раціональне використання природних ресурсів. Проблеми екології, енергозбереження, економіки, освіти та інформації в умовах ринкових відносин" (РВПР1-2001). – Черкаси: ЧІТІ, 2001. – С.41. (Здобувачем проведено аналітичні і експериментальні розрахунки економічної ефективності при нанесенні захисного металокерамічного композиційного покриття на труби пароперегрівачів котлів ТЕЦ).

12. Шарапов В.М., Поляков С.П., Губарь Е.Я., Пономаренко А.М. Термоизносостойкое металлокерамическое защитное покрытие для увеличения срока эксплуатации труб пароперегревателей //Тезисы докладов Второй международной научно-технической конференции “Новые технологии, методы обработки и упрочнения деталей энергетических установок” Запорожье-Алушта: ЗГТУ, 2002. – С. 61-63. (Здобувачем розроблена технологія і метод нанесення захисного металокерамічного композиційного покриття на труби пароперегрівачів котлів ТЕЦ із підвищеним коефіцієнтом теплопровідності).

13. Поляков С.П., Губарь Е.Я., Пономаренко А.М. Увеличение срока эксплуатации труб пароперегревателей котлов ТЭЦ // Тези доповідей IX Міжнародної науково-технічної конференції “Нові конструкційні сталі та стопи і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів” Запоріжжя: ЗДТУ, 2003. – С. 41-43. (Здобувачем розроблена технологія нанесення захисного металокерамічного композиційного покриття на труби пароперегрівачів котлів ТЕЦ методом повітряно-плазмового напилювання).

14. Пономаренко А.М. Вибір режимів охолодження напиленого шару захисного покриття. – Вісник ЧДТУ. № 2.– Черкаси: ЧДТУ, 2003. – С. 121-126. (Здобувачем розроблена технологія і метод охолодження захисного металокерамічного композиційного покриття в процесі його нанесення на труби пароперегрівачів котлів ТЕЦ із підвищеним коефіцієнтом теплопровідності).