Методы ремонта трубопроводов, работающих под давлением, полимерными композиционными материалами

УДК 621.792

Методы ремонта трубопроводов, работающих под давлением, полимерными композиционными материалами Ушаков Сергей Владимирович, аспирант, usegav@bk.ru,

ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»,

г. Москва

Restoration of working capacity of details of cars and the equipment by means of polymeric composite materials finds the increasing application in the service enterprises, owing to simplicity and availability of technologies of their application. The analysis of properties of glutinous structures and studying of domestic and foreign experience of their application allows drawing a conclusion that use of polymeric composite materials at technical service of cars and the equipment is economically justified. For maintenance of necessary working capacity it is necessary to rely on basic researches of experts of the given area.

Восстановление работоспособности деталей машин и оборудования при помощи полимерных композиционных материалов находит все большее применение в сервисных предприятиях вследствие простоты и доступности технологий их применения. Анализ свойств клеевых составов и изучение отечественного и зарубежного опыта их применения позволяет сделать вывод, что использование полимерных композиционных материалов при техническом сервисе машин и оборудования экономически оправдано. Для обеспечения необходимой работоспособности необходимо опираться на фундаментальные исследования специалистов данной области.

Keywords: polymeric composite materials, adhesion, glutinous structures, repair of pipelines, car-care centers, housing and communal services

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, адгезив, клеевые составы, ремонт трубопроводов, автосервис, ЖКХ

В сложившихся рыночных отношениях в условиях жесткой экономии денежных средств, при постоянном увеличении процента машин и оборудования, работающих за пределами нормативных сроков эксплуатации, возрастает потребность в простых доступных методах ремонта. В значительной части автомобильной и коммунальной

техники, для разных функций используются трубопроводы, работающие под давлением, и нарушение их герметичности вызывает вывод оборудования из строя. Решением проблемы нарушения герметичности трубопроводов, работающих под давлением, может стать восстановление при помощи полимерных композиционных материалов, которые могут заменить сварку, наплавку, пайку и восстановить работоспособность деталей, ремонт которых традиционными способами невозможен или затруднен. Указанная технология находит все большее применение, вследствие своей простоты и доступности технологий.

Анализ применяемых технологий при техническом сервисе автомобильной техники, изучение отечественного и зарубежного опыта показывает, что использование полимерных композиционных материалов является экономически и технически актуальной задачей, решение которой позволит значительно снизить затраты на восстановление работоспособности выведенной из строя техники. Всем этим требованиям отвечают технологии ремонта, основанные на использовании клеевых составов. Широчайшие возможности клеевых составов позволяют не только соединять поверхности, но и формировать конструкционный материал с заранее заданными формой и размером (формообразующие клеевые материалы). Использование таких составов позволяет восстановить работоспособность деталей и поверхностей без применения специального оборудования. Клеевые материалы для ремонта машин и оборудования широко используются в развитых странах (США, Германия, Швейцария). В этих странах имеется сеть предприятий, которые производят широкую номенклатуру клеевых составов, использование которых позволяет производить недорогие, но эффективные ремонтные работы. Технологии с применением полимерных композиционных материалов могут использоваться на специализированных ремонтных предприятиях (автосервисы, автотранспортные предприятия, предприятия жилищно-коммунального хозяйства), а также частными пользователями автотранспортных средств [1].

Поддержание автомобиля в исправном техническом состоянии требует своевременного проведения технического обслуживания и устранения различных неисправностей. Использование полимерных материалов позволяет существенно расширить номенклатуру оказываемых автосервисами услуг. В торговле имеется широкий выбор отечественных и импортных полимерных материалов. Зная их характеристики, типовые технологии использования, можно без дорогостоящего специального оборудования производить сложные ремонтные работы.

Рациональное использование физико-механических и химических свойств полимерных материалов позволяет снизить трудоемкость ремонта машин и оборудования на 20%, себестоимость работ на 15. ..20% и сократить при этом расход металлов на

40...50%. При техническом сервисе машин и оборудования преимущественно приходится иметь дело с деталями, бывшими в эксплуатации, а это значит, что поверхность их загрязнена различными отложениями органического, химического и природного происхождения, не исключено и наличие коррозии.

На основе вышеизложенного разработаны практические рекомендации по использованию клеевых составов при техническом сервисе автомобильной техники [2].

Технология ремонта трубопроводов

Несмотря на разнообразие режимов работы трубопроводов и характер их повреждения (механические, коррозионные, кавитационное), использование адгезивов во многих случаях является более целесообразным, чем использование традиционной сварки. Однако приведенные в различных литературных источниках способы ремонта, согласно проведенным научным исследованиям, могут обеспечить работоспособность только безнапорным трубопроводам.

Основываясь на теоретических и экспериментальных исследованиях, для разработки технологии ремонта трубопроводов их необходимо разделить на две группы: трубопроводы, работающие под давлением (системы гидро- и пневмоприводов, системы водоснабжения, отопления); безнапорные трубопроводы (системы канализации).

Согласно разработанной технологии, ремонт безнапорных трубопроводов можно производить путем нанесения на поврежденные участки адгезивных материалов, в качестве которых могу быть использоваться компаунд «Десан», «ЛЕО» и др. Возможно использование бандажа (сплошного кольцевого слоя) с прослойками стеклоткани, которая используется для армирования адгезива, придания ему нужной формы и предотвращения его стекания. Предлагаемый способ ремонта является не только экономически оправданным, но и часто бывает единственно возможным способом продлить срок службы трубопровода, потому что он бывает настолько поражен коррозией, что сварку применить нельзя.

Разработанная технология ремонта напорных трубопроводов отличается от технологии ремонта безнапорных трубопроводов. Проведенный теоретический анализ напряженно-деформированного состояния и экспериментальные исследования показали следующее. При использовании одного адгезивного материала без жесткой накладки

происходит концентрация напряжений по периметру герметизируемого отверстия, что приводит к самому неблагоприятному режиму работы для клеевого соединения - отдиру. Согласно теории клеевых соединений, такое соединение является самым ненадежным. Поэтому для ремонта трубопроводов, работающих под давлением, необходима жесткая накладка, которая позволяет приблизить режим работы клеевого соединения к рекомендуемому, когда клеевой шов будет работать на отрыв (рис. 1).

1 3

Рис. 1. Герметизация трубопроводов, работающих под давлением:

1 -- трубопровод;

2 -- адгезивный материал;

3 -- жесткая накладка.

Встречаются и механические повреждения трубопроводов. Такие участки трубопроводов бывает часто выгоднее вырезать и вместо них вставить новые. При этом также целесообразно использовать адгезивы, если предварительно изготовить две соединительные муфты. Таким же образом можно соединять различные трубопроводы, особенно это целесообразно, когда из двух выбракованных деталей собирают одну (рис. 2), например глушитель автомобиля, у которого прогорает, как правило, одна часть, а механическим повреждениям повергается другая часть, в результате можно из двух выбракованных глушителей собрать один вполне работоспособный.

Труба Муфта Формообразующий

Рис. 2. Соединение труб с применением соединительной муфты

Перспективным является использование для герметизации поврежденных трубопроводов клеев-расплавов, которые еще мало исследованы. Разработана примерная технология: предварительно готовится жесткая накладка так, чтобы ее площадь была в

2...3 раза больше площади герметизируемого отверстия (зависит от давления в трубопроводе). Поверхность, предназначенную для адгезивоного соединения, очищают и обезжиривают, затем на трубопровод накладывают клей-расплав, который может быть в гранулах, но для трубопроводов лучше использовать клей расплав в виде пластин, на него налагают накладку, временно закрепляют в таком виде и нагревают нагревательным элементом, например, паяльной лампой. После расплавления клея-расплава паяльную лампу убирают, а накладку дополнительно прижимают к трубе на 5.10 секунд. После остывания адгезива соединение готово для эксплуатации. Это является главным преимуществом клея-расплава, где практически отсутствует время отверждения.

Ремонт сердцевин радиаторов

Несмотря на разнообразие конструкций, радиаторов, используемых в автомобильной технике, и различия в материалах, из которых они выполнены, приведенная ниже технология является универсальной и пригодной для использования в любых условиях.

Сложность устранения течи в радиаторе состоит в том, что не всегда удается точно определить место течи, и оно часто оказывается труднодоступным для герметизации. Для ремонта радиаторов в основном используются технологии, в результате которых сам радиатор полностью разбирается, на стенде определяются поврежденные трубки, после чего их запаивают с обоих концов или меняют. Такая технология допускает пайку до 10 % трубок, что существенно уменьшает теплоотдачу радиатора. Данная технология трудоемка и не может быть использована для новых типов радиаторов, конструкции которых практически являются неразборными, или требуют специализированного оборудования и оснастки. Кроме того, новые модели радиаторов для легковых автомобилей выполнены из пластмассы и алюминия, что делает их непригодными для ремонта по известной технологии.

Использование адгезивов позволяет, не разбирая радиатор, без точного определения места течи устранить ее, при этом технология одинакова для радиаторов как с пластмассовыми бачками, так и с медными.

"&.{ / -Т9

/ЧПоврежденный участок

Деревянная \ Резиновая

подставка /, ! Полимер \ прокладка

Рис. 3. Устранение течи сердцевины радиатора

Разработанная технология ремонта радиаторов с использованием адгезивов заключается в следующем (рис. 3).

1. Отмечают мелом предполагаемое место течи в радиаторе и снимают радиатор.

2. Тщательно очищают предполагаемое место течи, желательно при помощи струи моющего раствора, продувают сжатым воздухом и сушат.

3. Радиатор укладывают. Снизу радиатора на предполагаемое место течи радиатора накладывают резиновую прокладку, смазанную тонким слоем масла для того, чтобы после отверждения адгезива она легко отделилась от него не повреждая покрытие. Радиатор укладывают горизонтально на деревянную прокладку так, чтобы обеспечивалось плотное прилегание к плоскости радиатора.

В качестве адгезивного материала используется компаунд с малой вязкостью («Десан-термо») позволяющей полностью заполнить ячейки вокруг поврежденной трубки и обеспечить ее герметизацию.

Приготовленным составом сверху заполняют поврежденное место до полного заполнения им всех ячеек до самого верха. Для обеспечения более полного проникновения компаунда во все полости радиатора необходимо, чтобы температура была 20-25 0С. Если она ниже, необходимо нагреть радиатор. После заполнения компаундом радиатор оставляют в таком положении до полного отверждения компаунда. Такой способ ремонта практически не ухудшает работу радиатора, потому что компаунд «Десан-термо» обладает хорошей теплопроводностью.

Анализ свойств клеевых составов и технологий их применения отечественными и зарубежными ремонтными предприятиями позволяет сделать вывод, что использование

полимерных композиционных материалов в условиях автосервиса при техническом сервисе экономически оправдано. Представляется целесообразным разрабатывать конкурентоспособные клеевые составы на основе отечественных компонентов, позволяющие восстанавливать работоспособность узлов и деталей машин.

По результатам теоретических и экспериментальных исследований можно утверждать, что полимерные композиционные материалы позволяют реально повысить эффективность технического сервиса машин и оборудования.

Литература

1. Башкирцев В.И., Гладких С.Н. Азбука склеивания и герметизации при ремонте автомобилей: Учебное пособие. М., 2007. 148 с.

2. Башкирцев В.И., Голубев О.П. Технологические основы применения клеевых составов при ремонте автотранспортных средств: Монография. ФГОУВПО «РГУТиС».М., 2009. 150 с.