Как продлить срок эксплуатации деталей и механизмов?

Современные футеровочные материалы являются не только экономически выгодным, но и самым надёжным способом.

Немного о главном

В горнодобывающей промышленности футеровку (нем. Futter — подкладка, подбой) используют для защиты оборудования, связанного с перегрузкой и перевозкой различных материалов от ударных, истирающих и налипающих воздействий, а также для усиления огне- и коррозионностойкости материалов, из которых изготавливают металлоконструкции в горнодобывающей промышленности.

Рынок футеровочных материалов постоянно развивается. Но необходимо понимать, что в отрасли большое внимание уделяют именно увеличению срока службы и восстановлению рабочих поверхностей различных деталей и механизмов.

В некоторых случаях для увеличения ресурса деталей является целесообразным применение различных способов нанесения защитных и упрочняющих покрытий на их рабочие поверхности.

При этом удаётся достигнуть значительной экономии дорогостоящих материалов, поскольку деталь изготавливают из недорогих материалов, а все необходимые эксплуатационные характеристики обеспечивает защитное покрытие, нанесённое тонким слоем на рабочую поверхность детали.

Надо отметить, что горнодобывающее оборудование отрасли эксплуатируют в условиях повышенного абразивного износа в сочетании с давлением, вибрацией, ударами, химической агрессией, результатом чего могут являться не только снижение производительности, потери прибыли, а также аварии.

Примером тому является интенсивный износ твёрдыми абразивными частицами участков ковшей экскаваторов и погрузчиков, режущих кромок бульдозеров, шарошечных долот, бурильных головок, деталей узлов дробильно-сортировочных комплексов и так далее.

Увеличение ресурса оборудования, используемого в горнодобывающей и обогатительной отрасли промышленности, является комплексной задачей, зависящей как от используемого материала, так и от способа его нанесения в целом.

Основные ценности

К основным видам оборудования, в котором применяется футеровка относят:

— дробильное и измельчительное оборудование (центробежно-ударные дробилки, вихревые, роторные, струйные, истирающие, угольные мельницы и т. п.);

— оборудование для классификации и обогащения руды (гидроциклоны);

— конвейерные устройства;

— трубопроводы;

— насосное оборудование, центрифуги;

— ёмкостное оборудование;

— перегружатели, приёмные короба.

Рассмотрим различные виды материалов, применяемых для футеровки, такие как полимерные, неорганические на основе керамики и базальта, а также металлические виды футеровок.

Полимерные материалы, такие как резина, полиуретан, эластомер и другие, в основном эффективны в тех случаях, где исключается сухое трение. Поликарбомидные покрытия возможно наносить на внешнюю поверхность агрегатов без остановки производства.

Технология напыляемых эластомеров позволяет защищать подвергающиеся износу поверхности различных конфигураций, создавая бесшовный однородный слой высокопрочного покрытия.

Для предотвращения износа металла от истирания в горнодобывающей отрасли промышленности подбираются поликарбомидные покрытия с конкретными свойствами: повышенная твёрдость, износостойкость, сочетающаяся с высокой ударостойкостью.

Все эти качества позволяют использовать полимочевину в качестве материала для защиты от воздействия абразивных материалов: руды, угля, гравия, песка и других. Отметим, что данный материал нашел своё применение на таких деталях горного оборудования, как лотки и транспортёры, кузова самосвалов, ковши экскаваторов, бульдозеров, грейдеров и прочей дорожно-строительной и горнорудной техники и прочих.

Всё по-честному

Помимо плюсов, футеровка имеет также ряд недостатков, к которым относят высокую себестоимость из-за использования дорогостоящего импортного сырья, обязательное применение дорогостоящего оборудования для нанесения материала, высокие требования к квалификации рабочих, изменение цветового оттенка в силу недостаточной стойкости к ультрафиолету и умеренная химическая стойкость.

Использование износостойкой стали в оборудовании позволяет минимизировать простои, реже прибегать к замене узлов и повысить тем самым эффективность производства. Легированные стали, такие как 65Г, Hardox, Г13Л и другие, хорошо противостоят ударам, но ввиду ограниченного содержания в них твёрдой карбидной фазы (не более 5%) слабо противостоят абразивному воздействию. Существуют различные варианты применения легированных сталей в деталях и узлах оборудования горнодобывающей отрасли, например, изготовление, восстановление, футеровка.

Фактический срок службы толстолистовой стали зависит от твёрдости материала, контактирующего с листом, а также от типа износа. При работе с горными породами оборудование обычно подвергается изнашивающему воздействию нескольких типов — износ при трении и ударе, часто в сочетании с сильной деформацией. Различные условия износа обычно требуют использования материалов с различным составом и свойствами.

Защитные элементы из белого высокохромистого чугуна (ИЧХ28Н2, ИЧХ15М2 и др.) — это недорогое и эффективное решение проблемы износа деталей как движущихся, так и стационарных.

Композитная продукция, состоящая из мягкой углеродистой стали и слоя белого чугуна, в структуре которых содержится до 25% твёрдых карбидов хрома, с твёрдостью как минимум 700 НВ, обладает высокой износостойкостью. Изнашиваемые части из чугуна выдерживают износ при трении скольжения и умеренный износ при ударе.

Стандартное сварочное оборудование и материалы позволяют установить элементы защиты на изнашиваемую поверхность. Однако из-за свойственной чугунам хрупкости они малопригодны для ряда машин горной техники или сварного оборудования.

Альтернативные варианты

Керамика на основе оксида алюминия различной формы и размеров активно применяется для футеровки горно-шахтного оборудования. Основным компонентом материала является оксид алюминия. Механическая обработка до помещения керамических изделий в печь или литьё из жидких керамических смесей позволяют изготавливать плиты с геометрически сложными формами. Основные преимущества керамики, применяемой в качестве футеровки:

• высокая твёрдость и стойкость к износу;

• высокая стойкость к ударным нагрузкам;

• химическая стойкость к работе в агрессивных средах;

• высокая прочность даже при высоких температурах и стойкость к коррозии.

Высокие показатели коэффициента экономической эффективности. Применение керамических элементов для футеровки обеспечивает увеличение срока эксплуатации основного оборудования и элементов футеровки, входящих в его состав, без замены и сокращает простой эксплуатируемого оборудования за счёт увеличения межремонтных циклов.

Из оксида алюминия можно производить очень тонкие плиты, что является преимуществом при решении задачи нанесения защитного покрытия на функционирующее оборудование, когда вопрос площади или веса имеет критическое значение.

К недостаткам керамики можно отнести сложность монтажа, хрупкость при ударных нагрузках.

Каменное (базальтовое) литьё в горнодобывающей промышленности наиболее широкое применение нашло в системах шламоудаления и гидроподачи рудных материалов. Базальтовым литьём футеруют хвостопроводы, пульпопроводы, сливные каналы, течки, лотки, воронки, желоба, гидроциклоны, классификаторы, бункеры и другое оборудование. Хвостопроводы, футерованные базальтовым литьём, служат 10 и более лет, в то время как металлические в этих же условиях не более 6-10 месяцев. Трубы, футерованные базальтовым литьем, превосходят по сроку службы более дорогостоящие трубы из биметалла. При применении базальтовых желобов их износ составляет в год 1 мм, в то время когда металл изнашивается на 6-10 мм.

В угольной промышленности базальтовым литьём футеруют сепараторы, желоба и отсадочные машины, скребковые транспортеры и бункера, трубопроводы. Скрубберы, футерованные базальтовым литьем, служат в 3-4 раза дольше, чем бетонные, железобетонные или резиновые. На флотомашинах базальтовым литьём футеруют трубопроводы для передачи пульпы, а также сами корпуса таких машин. Также известны примеры эффективного применения такой футеровки для бункеров концентрата скребковых конвейеров, валков грохота, контактных чанов, сгустительных воронок. Во всех этих случаях срок службы по сравнению с металлом увеличивался от 3 до 10 раз.

К недостаткам каменного литья можно отнести сложность монтажа, хрупкость при ударных нагрузках, и увеличенный по сравнению футерованными пластиковыми материалами вес изделия при футеровке каменным литьём.

Как видно, каждый вид футеровки обладает как положительными, так и отрицательными свойствами. Универсальный материал пока не придумали. Но техника и наука не стоят на месте, и развитие футеровочных материалов продвигается. Последние данные говорят о том, что синтез 3D-печати и футеровочных материалов позволяет создавать изделия, обладающие защищёнными поверхностями в местах наибольшего износа.

Текст: Евгений Гумбрис