Статьи

ООО «ТСЗП» — один из ведущих отечественных производителей высокотехнологичного оборудования для газотерми­ческого напыления, лазерной наплавки покрытий и аддитивного производства. Предприятие также предлагает эффек­тивные технические решения по ремонту деталей турбин, выпущенных за рубежом. При разработке нестандартных проектов в различных отраслях промышленности ТСЗП тесно сотрудничает с основными профильными институтами и отраслевыми вузами страны. Наличие производства полного технологического цикла позволяет комплексно и сво­евременно выполнять необходимые работы. О новых направлениях развития и перспективных проектах компании рассказал первый заместитель генерального директора по производству Сергей Югай.

Продление ресурса отработанных деталей и элементов ГТУ стало актуальным и важным направлением работ. В первую очередь это связано с необходимостью развития отечественных компетенций ремонтных технологий и нанесения высокотехнологических видов защитных покрытий, а также с ограничением импорта и прекращением General Electric и Siemens хозяйственной деятельности на территории РФ. Вторая причина – возможность восстановления деталей и элементов, выработавших назначенный ресурс, с целью минимизации операционных затрат на закупку новых деталей для регламентного обслуживания газотурбинных установок. Именно с такими задачами в 2023 г. успешно справилось ООО «ТСЗП» при ремонте рабочих лопаток турбины высокого давления

Разработаны перспективные технологии ремонта рабочих и направляющих лопаток компрессора и турбины ГТУ:
-Лазерная наплавка износостойких покрытий на контактные площадки лопаток КНД;
-Восстановление реборды лопаток турбин;
-Восстановление шеек валов.

Применение надежных антикоррозионных покрытий на территории РФ, в том числе в Арктике, является задачей государственного уровня, для решения которой требуются объединенные усилия и единый методический подход.
Металлизация заложена во всех ключевых отраслевых стандартах по антикоррозионной защите стран Северной Америки, Японии и является базовым решением для применения на объектах с длительным сроком службы либо агрессивной внешней средой. Лучшими системами безоговорочно признаны системы металлизации.

Сегодня ТСЗП предлагает технологии восстановления и упрочнения покрытиями, в том числе импортного оборудования:

• Лазерная наплавка;
• Лазерная закалка;
• Высокоскоростное напыление;
• Газопламенное напыление.

Благодаря полной автоматизации процесса производства, даже при мелкосерийном производстве, незначительно превышая по стоимости, наши технологии придают значительное увеличение ресурса изделий. Проводим реверс-инжиниринг деталей с покрытиями «под ключ»

ООО «ТСЗП» — научно-исследовательский, инжиниринговый центр по разработке и внедрению технологий наплавки и напыления многофункциональных защитных покрытий, а также аддитивных технологий для восстановления геометрии и выращивания деталей. За годы работы предприятие создало более тысячи собственных технических решений,
получивших положительные отзывы в энергетической, добывающей, нефтеперерабатывающей, газовой отраслях, в авиастроении, строительстве и т. д. Они позволяют восстановить детали, добиться их упрочнения, защитить от износа, агрессивного воздействия среды. О принципах работы компании и оказываемых услугах рассказал генеральный директор ООО «ТСЗП» Лев Балдаев.

Металлизационные газотермические покрытия (МП) на корпусах погружных электродвигателей являются наиболее эффективным способом защиты от коррозии и износа в силу своих высоких физических, механических и химических свойств. Защита поверхности компонентов УЭЦН с помощью высокоскоростного напыления твердосплавов (карбида вольфрама, карбида хрома), легированных материалов на основе железа, монель позволяет не только защитить корпус от коррозии, но и предотвратить эрозионный износ. Металлизационное защитное покрытие наносится по технологии газотермического напыления, выбор метода и материала покрытия рассчитывается на основе химического состава, используемых материалов и свойств готового покрытия.

Газотермическое напыление металлических покрытий — это расплавление и нанесение металла на подложку. Как применяемые методы нанесения, так и сами металлы, могут быть разными, главное, что в результате на поверхности остается тонкое, более устойчивое к коррозии и эрозии, чем основной металл, покрытие.  Многолетний опыт применения металлических покрытий и тестирование с применением внешнего воздействия на поверхность доказывают, что данный метод является более эффективным в длительной антикоррозионной защите стали, чем защита краской или полимерными композициями.

ООО «ТСЗП» — научно-исследовательский, инжиниринговый центр по разработке и внедрению технологий наплавки и напыления многофункциональных защитных покрытий, а также аддитивных технологий для восстановления геометрии и выращивания деталей. За годы работы предприятие создало более тысячи собственных технических решений,
получивших положительные отзывы в энергетической, добывающей, нефтеперерабатывающей, газовой отраслях, в авиастроении, строительстве и т. д. Они позволяют восстановить детали, добиться их упрочнения, защитить от износа, агрессивного воздействия среды. О принципах работы компании и оказываемых услугах рассказал генеральный директор ООО «ТСЗП» Лев Балдаев.

Ремонт роторов ВЗД методом высокоскоростного напыления твердосплавного покрытия ТСЗП позволяет значительно (до 10 раз, со 100 до 1000 часов ) увеличить срок службы по сравнению с гальваническим хромированием (по опыту российских и зарубежных производителей, пользователей буровой техники).

АННОТАЦИЯ. Развитие современных энергетических газовых турбин предполагает увеличение мощности, уменьшение расхода топлива, увеличение общей надежности функционирования турбины и, как следствие, увеличение ресурса. В связи с этим возникает потребность в инновационных подходах к совершенствованию и разработке нового поколения металлических и керамических материалов для деталей и покрытий различного функционального назначения, обладающих повышенной стойкостью к разрушению в условиях воздействия циклических термомеханических напряжений и агрессивных сред.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: газотермическое напыление, термобарьерные покрытия, теплозащитные покрытия, газотурбинные установки, рабочие лопатки, сопловые лопатки.

При ремонте эффективно использование газотермических методов нанесения защитных покрытий:
Насосно-компрессорное и турбинное оборудование:
• посадочные места роторов; лопатки и диски паровых, газовых турбин и компрессоров; уплотнительные поверхности на роторе и статоре; подшипники скольжения; посадочные места подшипников и уплотнительных поверхностей статора; рабочие поверхности колес и лопастей; штоки и плунжеры; элементы торцовых уплотнений.
• теплообменное оборудование: ремонт и упрочнение (защита от коррозии и эрозии) поверхностей теплообменников, подвергающихся коррозии и золовой эрозии.
• детали паровых и газовых турбин: посадочные места шеек роторов, защита от парокапельной и газоабразивной эрозии лопаток, баббитовые подшипники.
• дымососы, роторы и лопасти, валы электродвигателей, посадочные места в чугунных корпусных элементах.
• защита от коррозии металлоконструкций и др.; защита от коррозионного и эрозионного изнашивания корпусного оборудования.

Спектр покрытий деталей и элементов ГТД разнообразен: это антифреттинговые и износостойкие покрытия элементов лопаточного аппарата, валов, дисков, подшипников; теплозащитные покрытия лопаточного аппарата турбины,
деталей камеры сгорания, эрозионностойкие покрытия лопаточного аппарата компрессора; система уплотнительных покрытий

На основе структурного анализа компоновки и функционального назначения технологических установок можно выделить основные детали и узлы эксплуатируемого оборудования, для которых при ремонте эффективно использование газотермических методов нанесения защитных покрытий. В газовой, нефтяной и нефтехимической промышленностях − насосно-компрессорное и турбинное оборудование: посадочные места роторов; лопатки и диски паровых, газовых турбин и компрессоров; уплотнительные поверхности на роторе и статоре; подшипники скольжения; посадочные места подшипников и уплотнительных поверхностей статора; рабочие поверхности колёс и лопастей; штоки и плунжеры; элементы торцевых уплотнений; трубопроводная арматура: уплотнительные поверхности клиновых, шаровых и шиберных задвижек; уплотнительные поверхности приводных элементов; поверхности гидро- и пневмоприводов; электродвигатели: роторы; посадочные места корпусных элементов.

Преимущество технологии ЛН по сравнению с технологией ПН заключается: в автоматизации процесса ЛН функционального покрытия (рабочая зона ограничена лишь размерами планшайбы и рабочим пространством робота); отсутствии деформации клина задвижки; равномерности получаемой структуры наплавки, малой зоне термического влияния (до 0,5 мм), отсутствии внутренних и внешних макродефектов, вызванных процессом ЛН; соблюдении геометрических форм и размеров детали, что минимизирует последующую механическую обработку наплавленной поверхности.

Применение новых методов газотермического напыления и наплавки, апроббированных под контролем ВНИИГАЗ, позволяет повысить энергоэффективность производства, ускорить реализацию программ импортозамещения и ресурсосбережения в добыче, переработке и транспорте газаза счет обеспечения эффективной защиты металлоконструкций от коррозии. Группа компаний «Технологические системы защитных покрытий» созданная на базе одного из ведущих научно-исследовательских институтов России — НПО ЦНИИТМАШ, успешно применяет новые интенсивные технологии на объектах ОАО «Газпром» в добыче, в переработке и транспорте газа.

Отчет, в основной части, базируется на оценке и анализе современных термобарьерных покрытий, полученных при применении методов газотермического напыления, в частности метода плазменного напыления и метода HVOF.

Например, для скважинного и газопромыслового оборудования применяются покрытия на полимерной основе. Такие покрытия осуществляют противокоррозионную защиту, снижают сопротивление при контакте газоконденсатной смеси с внутренней поверхностью насосно-компрессорных труб и улучшают гидравлические характеристики потока.

Одной из наиболее актуальных и окончательно не решённых проблем Астраханского ГПЗ остаётся значительный коррозионно-эрозионный износ металла кубовых частей дорогостоящих абсорберов установок аминовой очистки газа У-172/272.

Из-за коррозии и износа ежегодно теряется около 20% произведенного в мире оборудования. Как правило, оба эти фактора действуют только на определенные зоны поверхности деталей. Одним из самых эффективных решений этой проблемы является создание износостойких нанопокрытий.

Газотермическое напыление металлических покрытий — это расплавление и нанесение металла на подложку. Как применяемые методы нанесения, так и сами металлы могут быть разными, главное, что в результате на поверхности остается тонкое, более устойчивое к коррозии и эрозии чем основной металл, покрытие.

Прежде чем рассматривать классификацию условий окружающей среды в зависимости от её коррозионной активности, уточним само понятие «коррозия». Под коррозией понимают самопроизвольное разрушение металлов вследствие их химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. Наиболее распространённым, а следовательно, и наиболее интересующим нас в свете условий эксплуатации металлоконструкций видом коррозии является электрохимическая коррозия.

Суперфиниш – это низкотемпературный процесс снятия наружного слоя покрытия, который улучшает геометрию изделия, одновременно шлифуя поверхность, убирая дефекты предыдущих операций. Этот процесс широко применяется в производстве подшипников и автомобильной промышленности для повышения точности покрытий. В настоящее время растет популярность его применения в областях с высокими требованиями к точности покрытий.

Восстановление деталей методами газотермического напыления и наплавки не является новой для структур «РЖД» технологией. Ведущие вагоноремонтные предприятия давно и с успехом используют согласованные с ВНИИЖТ технологии газопламенного проволочного и шнурового напыления, газопорошковой наплавки для восстановления ресурса деталей. Все эти технологии обеспечивают восстановление изношенным деталям их первоначальных свойств, позволяют несколько раз возвращать деталь в строй.

Дефекты осей в местах прессовой посадки различных элементов колесных пар вызываются как влиянием коррозионных факторов (фреттинг-коррозия и, как следствие, фреттинг-износ), так и возникновением местных очагов схватывания контактирующих поверхностей с последующим вырывом металла поверхности оси при демонтаже соединений, появлением рисок, задиров.

В настоящее время, согласно статистике отказов, в 20…50 случаях из 100 выбраковка цилиндровых втулок средне- и высокооборотных дизелей (СОД и ВОД) производится из-за эрозионных повреждений на боковой поверхности и посадочных поясах. При этом наработка втулок составляет всего 30…50% от расчётного ресурса по износу внутренней поверхности. Примерно столько же втулок выбраковывают по трещинам в галтели под посадочным буртом.

Штоки и плунжеры работают в условиях трения скольжения, под воздействием среды, часто агрессивной, в условиях повышенной запыленности. При этом их конструкционные нагрузки не так велики, чтобы оправдать изготовление их целиком из сталей высокой твердости и коррозионной стойкости. За годы эксплуатации данных деталей было предложено много решений задачи упрочнения и защиты от коррозии поверхности — закалка, азотирование, цементация, гальванические покрытия, наплавка. Однако каждое из этих решений имеет свои ограничения — по стойкости, применимым средам, экологической чистоте процесса или стоимости и расходу материалов.

Процесс нанесения защиты от коррозии ТСЗП— антикор методами газотермического напыления
В Европе и США уже много лет используется защита поверхностей от коррозии и износа с помощью газотермического напыления. При этом проведённый мониторинг на протяжении 30 лет показал техническую и экономическую эффективность применения данных технологий, в том числе в высоко-агрессивных средах (морская и речная вода, атмосфера с повышенным содержанием сернистых выбросов, резервуары с нефтью и нефтепродуктами и т.д.) В качестве материала покрытия используется алюминий или цинк. На поверхности конструкций из черного металла газопламенным напылением или электродуговой металлизацией создается тонкое – 150-200 мкм покрытие из металла с необходимыми свойствами – кислотостойкого, термостойкого, декоративного…

Развитие технологических процессов ремонта не стоит на месте, и на данный момент существуют методы защиты новых и восстановления изношенных деталей, позволяющих эффективно решать ряд проблем — износ трущихся деталей, снижение коэффициента трения, гидроабразивный износ, коррозию и др. Ведущие западные фирмы давно используют покрытия различного функционального назначения в своей продукции. Клапана двигателей внутреннего сгорания в процессе эксплуатации изнашиваются, что приводит к уменьшению их срока службы и необходимости дорогостоящего ремонта двигателя внутреннего сгорания.
Для их упрочнения, как правило, наносят защитный слой покрытия различными методами. Из существующих способов плазменной наплавки наибольшее распространение получила плазменно-порошковая наплавка как наиболее универсальный метод.

Безотказность машин определяется стабильностью ресурсов восстановленных деталей, которая зависит от правильного выбора способа восстановления и строгого соблюдения технологического процесса.Из-за удорожания техники и запасных частей к ней и резкого снижения покупательной способности сельских товаропроизводителей АПК республики, восстановление изношенных деталей является самым доступным способом поддержания парка машин в работоспособном состоянии. В представленных ниже материалах приведен перечень рекомендуемых для восстановления деталей тракторов и сельхозмашин в условиях МТС, способы восстановления и перечень необходимого оборудования и материалов.

Наиболее нагруженными элементами конструкции скважинных штанговых насосов (СШН), определяющими долговечность их работы, являются цилиндр и плунжер. Проблемы с упрочнением плунжера в настоящее время решаются напылением на его поверхность твердого сплава обладающего высокой химической и механической износостойкостью.

Характерной особенностью плазменных методов нанесения покрытий является возможность получения покрытий из простых веществ, сплавов, безкислородных соединений, оксидов, композиционных материалов и др., в качестве основного материала (подложки) использовать металлы, стекло, керамику, пластмассы. Композиционные порошки по строению делят на плакированные и конгломератные. Плакированная частица представляет собой ядро одного материала, покрытого одним или несколькими слоями других материалов. Конгломератные частицы сформированы из множества исходных частиц.

Нечасто встречаются технологии, которые позволяют повысить эффективность производства, и одновременно сохранить окружающую среду. Одна из таких технологий – газотермическое напыление, переживающее бурный рост последние 15-20 лет. Напыление позволяет существенно продлить жизненный цикл деталей за счет создания на их поверхности слоя с заданными свойствами: твердостью, электропроводностью, коррозионной стойкостью. С помощью напыления на поверхности детали можно создать покрытия из металлов, металлокерамики, керамики толщиной от 0,1 до десятков миллиметров. При напылении не происходит термических поводок детали, не меняются физико-химические свойства основного материала, пористость покрытия для большинства материалов не превышает 1%.

Добыча нефти и газа – погружное оборудование

• Антикоррозионная защита корпусов погружных электродвигателей ПЭД;
• Антифрикционные покрытия резьб насосно-компрессорных труб (НКТ);
• Ремонт направляющих аппаратов напылением или лазерной наплавкой;
• Напыление карбидом вольфрама гильз газосепараторов.

С помощью газотермического напыления решаются задачи многократного продления ресурса оборудования нефтяной и газовой промышленности, металлургии, химии и нефтехимии. По косвенной оценке (количество продаваемого оборудования) насыщенность европейской промышленности выше оснащенности российских предприятий примерно в 350 - 400 раз, что прямо сказывается на конкурентоспособности отечественных деталей и оборудования. 
К числу наиболее перспективных методов нанесения газотермических покрытий относятся плазменный и высокоскоростной газопламенный (HVOF)-процессы. Назначение и область применения плазменного напыления порошковыми материалами – нанесение покрытий со специальными свойствами: (коррозионностойких, жаростойких, теплозащитных, антифрикционных и т.д.) при изготовлении и ремонте деталей и узлов, подвергающихся во время работы воздействию высоких нагрузок и интенсивному изнашиванию.

На сегодняшний день данная технология защиты внутренней поверхности адсорберов включена как обязательная в регламент ежегодных планово-предупредительных ремонтов, произведено напыление всех колонн абсорберов, используемых в «Газпром Добыча Астрахань», на двух колоннах проведено ремонтное напыление.

Экономический эффект заказчика составил несколько сотен миллионов рублей за четыре года работы. Эффект складывается из следующих факторов:

• Сокращение затрат на приобретение новых колонн (ранее колонна подлежала замене каждые 6 лет).
• Сокращение затрат на монтажные/демонтажные и пусконаладочные работы.

Технология и метод ее применения одобрены органами технического надзора России, имеются согласования от проектных организаций, положительные отзывы заказчиков. В настоящее время ведутся работы по исследованию применения наноструктурированных покрытий.

Потребовалось освоение плазменных методов нанесения покрытий с различными служебными свойствами. Плазменная технология нанесения покрытий весьма универсальна. Она позволяет наносить твёрдые покрытия:
керамические, хромоникелевые (порошками ПГСР 3,4), пористые, монолитные (после оплавления при температуре 1100 оС), мягкие (соединения меди, олова, алюминия и т. д.)

Другим направлением, требующим серьезных материальных затрат на ремонт и закупку нового оборудования взамен изношенного, является перерабатывающая промышленность. В процессе эксплуатации основного технологического оборудования ООО «Астраханьгазпром» - дочерней структуры ОАО «ГАЗПРОМ», возникла проблема коррозионного и эрозионного износа и язвенной коррозии внутренней поверхности корпусов колонн абсорбера очистки природного газа от сероводорода, с содержанием последнего до 26%. В рамках контракта с ООО «Астраханьгазпром» была разработана новая технология и изготовлено роботизированное оборудование для нанесения защитного покрытия методом высокоскоростного газотермического напыления внутренних поверхностей колонн без их демонтажа. После успешного проведения работ по защите первой колонны, всё оборудование было передано на баланс ООО «Астраханьгазпром». Одновременно с этим была передана лицензия на нанесение данного типа покрытий на колонны абсорбера и проведено обучение персонала. ООО «ТСЗП» осуществляет авторский надзор, в то время как работы по напылению проводят силами ООО «Астраханьгазпром». По результатам контроля за период более чем трехлетней эксплуатации колонн-абсорберов, отремонтированных методом газотермического напыления был сделан вывод предотвращении процесса коррозионно-эрозионного износа, который составляет менее 0,1мм по сравнению с 8-10мм в год колон без покрытия. Данная технология включена как обязательная в регламент ежегодных плановопредупредительных ремонтов, исследования проводились при непосредственном участии « ВНИИГАЗ», после чего были выданы рекомендации о целесообразности применения данной технологии защиты от сероводорода на других газоперерабатывающих предприятиях .