Магистерская работа: Розробка прогресивних заходів захисту сільськогосподарської техніки від корозії та зносу

Розробка прогресивних заходів захисту сільськогосподарської техніки від корозії та зносу

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

Магістерська робота

РОЗРОБКА ПРОГРЕСИВНИХ ЗАХОДІВ ЗАХИСТУ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ТЕХНІКИ ВІД КОРОЗІЇ ТА ЗНОСУ

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. СТАН ПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

.1. Аналіз зберігання та протикорозійного захисту сільськогосподарської техніки

1.2 Особливості корозії і зносу техніки в сільському господарстві

.3 Огляд засобів захисту від атмосферної корозії

.3.1 Маслорозчинні інгібітори корозії

.3.2 Водорозчинні інгібітори

.4. Нанотехнологічні добавки в мастильні матеріали

.5 Висновки і завдання досліджень

РОЗДІЛ 2. ТЕОРІЯ І ПРАКТИКА СТВОРЕННЯ ЗАСОБІВ ЗАХИСТУ ВІД КОРОЗІЇ І ЗНОСУ

.1 Процеси на межі розділу фаз

.2 Ювенільна поверхня металу

.3 Молекули ланцюгової будови та їх властивості

.3.1 Структура і властивості метиленових ланцюгів

.3.2 Метиленовий ланцюг як пружна система

.3.3 Фізико-хімічні властивості фторвуглецевих ланцюгів

.4 Висновки

РОЗДІЛ 3. ПРОГРАМА ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ

.1 Програма дослідження процесів корозії

.2 Методика дослідження захисних властивостей контактних інгібіторів корозії

.2.1 Методика електрохімічних досліджень

.2.2 Гравіметричний метод

.3 Висновки

РОЗДІЛ 4. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ І ЇХ АНАЛІЗ

.1. Антикорозійні властивості і біостійкість боратів етаноламінів

.1.1 Корозійні дослідження

.1.2 Електрохімічні дослідження

.1.3 Дослідження біостійкості

.2 Антикорозійні властивості боратів єтаноламідів карбонових кислот

.3 Електрохімічні дослідження боратів єтаноламідів карбонових кислот

.4 Висновки

РОЗДІЛ 5. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ РОЗРОБЛЕНИХ ЗАХИСНИХ ЗАСОБІВ І ТЕХНОЛОГІЙ

ЗАГАЛЬНІ Висновки

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

БДЕА - борат диетаноламіна;

БМЕА - борат моноетаноламіна;

БТЕА - борат тріетаноламіна;

БЕКК - борат етаноламіна карбонових кислот;

БЕККБ - суміш бората етаноламіна карбонових кислот з бензотриазолом;

ВІК - водорозчинні інгібітори корозії;

ВМ - відкритий майданчик;

ВМІК - водомаслорозчинні інгібітори корозії;

ПММ - паливо-мастильні матеріали;

ДЕА - диетаноламін;

ЗМ - закритий майданчик;

ІК - інгібітори корозії;

КМ - консерваційні матеріали;

КМІК - комбіновані маслорозчині інгібітори корозії;

КСМ - консистенті мастила;

КЧ - кліматичні чиники;

ЛФП - лакофарбові покриття;

МІК - маслорозчинні інгібітори корозії;

ММ - математична модель;

МТП - машинно-тракторний парк;

МЕА - металоамін;

НС - неопалювальні сховища;

ОС - опалювальні сховища;

ПАР - поверхнево-активні речовини;

ПФКК - перфторіровані карбонові кислоти;

РМ - різьбове мастило;

СЖК - синтетичні жирні кислоти;

СГТ - сільськогосподарська техніка;

ТО - технічне обслуговування;

ТЕА - триетаноламін

ВСТУП

Актуальність роботи. В останій час суттєво знизився рівень енергоозброєності аграрного виробництва - парк машин зменшився вдвічі порівняно з 1990 р. Забезпеченість тракторами і збиральними машинами становить 45...58 % від технологічної потреби. При технологічно необхідній енергозабезпеченості в 220...260 кВт на 100 га посівної площі є всього 107 кВт.

Відомо, що 70...80 % деталей машин виходять з ладу внаслідок спільного впливу атмосферної корозії і механічних навантажень. З них 20...25 % припадає на частку поломок з причин втрати міцності через атмосферну корозію.

Захист сільськогосподарської техніки (СГТ) від корозії шляхом консервації при всіх видах зберігання (міжзмінного, короткочасного, тривалого) є необхідною умовою збереження її ресурсу і працездатності.

Незадовільний стан протикорозійного захисту техніки пояснюється багатьма причинами. Це і слабка матеріально-технічна база, і відсутність універсальних засобів для механізації технологічних процесів консервації, а також відсутність ефективних поліфункціональних захисних матеріалів.

Дефіцит вітчизняних захисних матеріалів залишається - важливою проблемою на сьогоднішній день. Це пов'язано, в першу чергу, з відсутністю науково обгрунтованої концепції їх створення, а також з відсутністю сировинної бази через ліквідацію хімічних підприємств.

Наукові дослідження та аналіз публікацій показують, що одним з основних напрямків створення поліфункціональних захисних матеріалів є використання нанотехнологій.

Дана обставина привела до того, що за допомогою молекулярного конструювання створені нові наноматеріали, що представляють собою органічні сполуки, здатні змінювати властивості поверхні на межі розділу фаз. Використання їх як інгібіторів корозії і цільових добавок в моторні палива, масла і консистентні мастила дозволяє надати твердих поверхнях антикорозійні, гідрофобні, протизносні, протизадирні і інші властивості.

Мета роботи: на підставі теоретичних досліджень розробити концепції створення та технологію органічного-синтезу базового хімічної сполуки для засобів захисту від корозії і зносу, розробити нові захисні засоби і технології їх застосування для підвищення надійності сільськогосподарської техніки.

Завдання досліджень:

Обгрунтувати концепцію створення нових хімічних сполук для отримання поліфункціональних засобів захисту СГТ від корозійно-механічного руйнування з використанням нанотехнологій.

Провести аналіз фізико-хімічних процесів на межах розділу фаз: електрохімічної та хімічної корозії, зносу, тертя, адгезії і т.д.

Встановити закономірність впливу поверхневої молекулярної плівки на фізико-хімічні процеси на межі розділу фаз.

Провести аналіз і вибрати органічні сполуки з ланцюговою молекулярною структурою для синтезу нових хімічних сполук.

Розробити технологію органічного синтезу нових хімічних сполук і отримати їх структурні формули. Дослідити властивості отриманих хімічних сполук та визначити перспективи їх застосування як основи при розробці поліфункціональних засобів захисту від корозії та зносу.

Розробити захисні засоби від корозії та зносу на основі отриманих хімічних сполук, а також технології їх застосування з використанням нанотехнологій.

Дати техніко - економічну оцінку запропонованих рекомендацій.

Об'єкт дослідження: процеси корозійно-механічного руйнування деталей, спряжень, складальних одиниць і систем під впливом зовнішніх факторів і вплив їх на надійність сільськогосподарської техніки та обладнання.

Предмет дослідження: механізми захисної дії розроблених засобів, встановлення їх оптимальних складів та технологій застосування.

Наукова новизна:

Розроблено концепцію створення ефективних засобів захисту від корозії та зносу з використанням нанотехнологій з відновлюваної вітчизняної сировини (рослинних масел і відходів їх виробництва).

Теоретично обгрунтовані і експериментально встановлено оптимальні концентрації отриманих речовин в композиціях.

Апробація роботи. Результати досліджень по магістерській роботі опубліковані в 1 науковій праці.

Структура та обсяг роботи. Магістерська робота складається із вступу 5 розділів, загальних висновків, списку використаних джерел, який налічує 83 найменувань. Роботу викладено на 123 сторінках основного тексту, на яких розміщено 43 рисунки та 21 таблицю.

захист корозія руйнування сільськогосподарська машина

РОЗДІЛ 1. СТАН ПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

1.1 Аналіз зберігання та протикорозійного захисту сільськогосподарської техніки

Зберігання СГТ є одним з етапів експлуатації, при якому невикористовувані за призначенням машини та обладнання містяться в заданому стані в спеціально відведених для їх розміщення місцях, де забезпечується їх збереженість і збереження протягом встановлених строків .

Зберігання СГТ включає:

постановку техніки - на зберігання (комплекс організаційно-технічних заходів щодо забезпечення її збереженості);

утримання техніки на зберіганні ( комплекс організаційно-технічних заходів з підтримання її в заданому стані, що забезпечує збереженість і зберігання протягом встановлених строків зберігання);

зняття машин із зберігання (комплекс робіт, визначених експлуатаційною документацією, щодо приведення їх до використання за призначенням).

Структурна схема організації зберігання СГТ наведена на рис. 1.1 .

Обсяг робіт з ТО залежить від ступеня впливу на техніку навколишнього середовища та умов зберігання. Умови зберігання характеризуються місцем зберігання і кліматичними чинниками (КЧ).

При зберіганні СГТ повинна міститися в спеціально обладнаних місцях: опалюваних (ОП) або неопалюваних (НП) сховищах , під навісом або на відкритих майданчиках (ВМ). Захист від впливу КЧ забезпечується шляхом консервації та герметизації.

Консервація машин та їх складових частин - це захист поверхонь деталей і матеріалів від корозії, старіння і біологічних пошкоджень шляхом застосування засобів тимчасового захисту: робочо-консерваційних та консерваційних, паливно-мастильних (ПММ) та інших матеріалів, інгібіторів корозії (ІК), а також шляхом відновлення засобів постійного захисту: хімічних і лакофарбових покриттів (ЛФП), нанесених на поверхні деталей при їх виготовленні.

Рис. 1.1. Структурна схема організації зберігання СГТ

Герметизація машин - це ізоляція машин (агрегатів, складальних одиниць, деталей ) від впливу зовнішнього середовища.

На швидкість атмосферної корозії СГТ впливає цілий ряд факторів. Їх поділяють на внутрішні і зовнішні [4...7]. Внутрішні фактори корозії пов'язані з природою і структурою металу, конструктивними особливостями деталей ( складальних одиниць, агрегатів) і т.д. Зовнішні фактори визначають умови протікання корозії під впливом навколишнього повітряного середовища, такий процес прийнято називати атмосферної корозією [4...7].

Умови протікання корозійного процесу визначаються КЧ, що знаходяться в прямій залежності від кліматичних зон. Кліматичні зони території України, представлені в рис. 1.2. На стан техніки великий вплив мають методи зберігання. Різні методи зберігання СГТ представлені в табл. 1.1. Залежно від методу зберігання техніка може перебувати в наступних мікроумовах [8]:

. ВМ, навіс. Для цих умов характерні: постійний обмін повітря, відсутність зон з тривалим застоєм повітря, високі добові перепади температур з конденсацією вологи, сонячна радіація, вплив на техніку опадів у вигляді дощу, снігу, туману.

. НС , укриття . Для цих умов характерні: періодичний обмін повітря (періодичне провітрювання), наявність зон із застоєм повітря, високі добові перепади температур з конденсацією вологи, тривале контактування з одним і тим же повітрям.

. ОС. Умови в таких приміщеннях: температура повітря - 5...20 °С, допустима відносна вологість - 85 %, допустимий добовий перепад температур - не більше 12 °С, відсутність конденсації вологи.

Рис. 1.2. Кліматичні зони України

Таблиця 1.1 Методи зберігання СГТ

Швидкість атмосферної корозії СГТ пов'язана з кліматичними і температурно-вологісними параметрами регіонів, зі ступенем забруднення атмосфери пилоподібними частинками органічного та неорганічного походження, корозійно-активними газами [4, 9...23].

КЧ, що впливають на СГТ, представлені на рис. 1.3.

Вибором методу зберігання техніки можна впливати на ступінь впливу КЧ, оцінкою якої є швидкість корозії. Протикорозійний захист має велике значення для забезпечення працездатного стану СГТ і зниження витрат на ремонт і технічне обслуговування.

Зазначене багато в чому визначило першість вітчизняних вчених у вирішенні численних проблем, пов'язаних із створенням необхідного рівня протикорозійного захисту сільськогосподарських машина в процесі їх експлуатації. Не випадково для осмислення процесів протикорозійного захисту сільськогосподарської техніки все більшого значення набувають дослідження вчених-корозіоністів. Найбільш затребуваними є основоположні праці, виконані Колотиркіном Я.М., Розенфельдом І.Л., Шехтером Ю.Н, Флоріоновічем Г.М., Болдиревим А.В., Алцибеєвой A.І., Фокіним А.В., Тімоніним В.А., Ахматовим А.С, Крагельським І.В., Гаркуновим Д.Н., Єрохіним M.Н., Стрельцовим В.В. та ін. Система протикорозійного захисту сільськогосподарської техніки у вітчизняному аграрному виробництві сформувалася завдяки роботам Меламеда М.Н., Північного А.Е., Севернева М.М., Пасєчнікова Н.М., Поцкалева А.Ф., Спектра А.Г., Безодня Е.А., Синявського І.А., Курочкіна B.Н, Яковлєва Б.П., Латишенко М.Б., Мітягіна В.А., Рязанова В.Є., Простоквашина В.Г., Щукіна А.Р., Прохоренкова В.Д., Петрашева А.І. та ін.

У наукових працях, опублікованих цими вченими, сформульовані загальні принципи системи забезпечення збереженості сільськогосподарського машинно-тракторного парку ( МТП) в неробочий період, розроблені технологічні та технічні методи виконання робіт із забезпечення протикорозійного захисту сільськогосподарської техніки. Велику позитивну роль зіграли розроблені ГОСНИТИ, ВИИТіН, ВИМ та іншими інститутами . основоположні нормативні документи: ГОСТ 7751-85 «Техника, используемая в сельском хозяйстве: Правила хранения», «Положение о машинном дворе», «Руководство по консервации и противокоррозионной защите машинно-тракторного парка».

На жаль, повною мірою реалізувати на практиці всю сукупність наукових розробок, спрямованих на становлення і розвиток протикорозійного служби в сільськогосподарських підприємствах, через що почалася кардинальної реформи не вдалося.

Наслідки економічної кризи для сільськогосподарських товаровиробників виявилися катастрофічними. Оновлення МТП йде низькими темпами. Характерною прикметою нашого часу стало використання техніки, фактичний термін служби якої перевищив нормативний в рази.

У зв'язку з вище наведеним, багаторазово зростає значення заходів, спрямованих на збереження ресурсу діючих машин; в тому числі і робіт із забезпечення збереженості та протикорозійного захисту МТП [24 ... 28].