В МАИ разработали эффективную методику изготовления защитных покрытий для нефтепроводов, газопроводов и трубопроводов, используемых на атомных электростанциях. Данные энергоресурсные магистрали нуждаются в повышенной защите, так как наиболее подвержены эрозионно-коррозионному износу. Работа выполнялась в рамках реализации федеральной программы «Приоритет 2030».
Предложенная командой учёных кафедры 204 «Авиационно-космическая теплотехника» МАИ схема основана на низкотемпературном газодинамическом методе нанесения защищающих покрытий, который используется в аэрокосмической отрасли. В сфере энергоресурсных магистралей его применение также позволяет создавать более стойкое покрытие к воздействию агрессивной среды и увеличивать срок службы изделия.
Преимущества метода над другими способами нанесения покрытий заключаются в высокой производительности, возможности выбора необходимых композиций материалов для нанесения, простоте реализации. К тому же данная технология не требует специальной очистки обрабатываемой поверхности, использования дорогой вакуумной техники и другого уникального оборудования. По предложенной в МАИ технологии можно получать покрытия практически любой толщины, а также многослойные разнофункциональные покрытия.
Экономия колоссальна. Например, экономический эффект от внедрения технологии холодного газодинамического напыления только в атомной отрасли может составить несколько миллиардов рублей на одном энергоблоке АЭС.
Исследования показали, что с помощью метода можно создавать как однородные металлические и неметаллические, так и композиционные по составу покрытия.
– В настоящее время для защиты ресурсных магистралей широко используются полимеры, однако создание таких покрытий требует специальных условий – температура, влажность, подготовка поверхности. Кроме этого, полимер «стареет», имеет ограничение по температуре и давлению. Трубы с полимерным покрытием в два и более раз дороже обычных. А предлагаемый нами метод лишён этих недостатков. Технология настолько универсальна, что позволяет синтезировать широкий спектр материалов на любые по форме – внешние и внутренние – поверхности, — пояснил руководитель проекта, доктор технических наук Сергей Добровольский.
Суть метода состоит в том, что при изготовлении покрытия газопорошковая смесь разгоняется в сопле до сверхзвуковой скорости и направляется на подложку для формирования на ней защитного покрытия. Соударение частиц с подложкой приводит к очистке поверхности, взаимной пластической деформации частиц и подложки. В момент удара происходят высвобождение кинетической энергии, физико-химические и фазовые процессы в материалах подложки и частиц. Все эти процессы способствуют образованию новых межатомных связей, формируя покрытия с необходимыми свойствами.
В рамках проведённых работ для отработки технологии учёными МАИ была создана экспериментальная установка формирования новых материалов покрытий с использованием низкотемпературных сверхзвуковых гетерогенных потоков. В настоящее время решается задача перехода от экспериментальной технологии к промышленному внедрению.