kompozyty polimerowe, polimery, regeneracja powierzchni
Grunt, to Belzona
BELZONA® ZAWSZE NA POWIERZCHNI
Strona główna ❯❯ Artykuly ❯❯ OCHRONA POWIERZCHNI PRZED ŚCIERANIEM

OCHRONA POWIERZCHNI PRZED ŚCIERANIEM

1. Wprowadzenie Erozja każdego materiału, rozumiana jako ubytek masy lub jego objętości, jest skutkiem oddziaływania sił dynamicznych w strefie warstwy  wierzchniej.  Decydujący  wpływ  na odporność materiału na ścieranie (erozję mechaniczną) ma właśnie rodzaj  oraz  stan  tej warstwy. Ścieranie materiału sprowadza się zatem do procesu niszczenia (zużycia) omawianej warstwy w wyniku mechanicznego i korozyjnego oddziaływania cząstek ciał stałych lub cieczy o dużej energii kinetycznej. Takie warunki obciążenia powierzchni wystę- pują najczęściej na łukach pyłoprzewodów, łopatkach wentylatorów, cyklonach, wirnikach pomp oraz przenośnikach ślimakowych. W artykule przedstawiono grupę materiałów kompozytowych chroniących powierzchnie metali przed niszczącym działaniem różnych mediów abrazyjnych.

Tabela 1. Zestawienie wyników pomiarów ubytków masy i objętości dla różnych kompozytów Belzona w teście na ścieranie SJE

2.  Wytrzymałość erozyjna w środowiskach abrazyjnych mokrych – próba wytrzymałości  na ścieranie metodą SJE (SlurryJetErosion test) dla różnych materiałów
Istnieje wiele sposobów określenia wytrzy- małości erozyjnej materiałów konstrukcyj- nych; jednym z nich jest test SJE polegający na skierowaniu specjalnej strugi cieczy na próbkę  badanego  materiału.  Struga  uderza  z dużą prędkością – 16 m/s. To uderzenie jest znacznym obciążeniem dla materiału, gdyż zawiera dużo cząstek stałych, silnie abrazyjnych. Struga cieczy jest mieszanką wody i piasku krzemowego w stosunku 10:1.
W teście SJE struga mieszanki jest kierowana na płaską powierzchnię próbki pod różnymi kątami: 90o, 45o, 20o. Narażenie każdego z materiałów na działanie mieszanki ściernej trwa 120 minut. W czasie trwania próby mieszanka wody z piaskiem krzemowym podlega recyrkulacji w układzie instalacji do badań. Schemat instalacji przedstawiono na rys. 1.  Badaniom poddano następujące kompozyty: Belzona®2111 (D&A Hi-Build),  Belzona ®1811(Ceramic Carbide), Belzona®1812, Belzona®4181 i Belzona®4811 oraz dla porównania stale: stal na rury, typu Armco, nierdzewną 316L oraz stal chromową. Na zakończenie każdego badania dokonywano pomiaru ubytków wagowych i objętościowych próbki. Wyniki przeprowadzonego testu dla kompozytów zestawiono w tabeli 1.
Wyniki zamieszczone w tabeli 1 mogą posłużyć jako wskazówka przy wyborze materiałów do ochrony przeciw erozji różnych elementów, zwłaszcza metalowych, poddanych silnej erozji w warunkach transportu cieczy z dużą zawartością cząstek stałych, np. pomp wirowych do hydrotransportu. Z badań wynika, że najbardziej narażone na erozję będą powłoki ochronne, gdy kąt natarcia  czynnika roboczego będzie wynosił ok. 45o; obserwuje się wówczas największy ubytek objętościowy badanej  próbki  (wyjątek  stanowi   Belzona® 2111). Posługując się ww. możemy w jednym urządzeniu zastosować różne  kompozyty w zależności od kąta natarcia strugi na przewidzianą do ochrony część urządzenia.
Na podstawie wyników badań porównawczych (rys. 2) można stwierdzić, że istnieje duża różnica w odporności na erozję  kompozytów Belzona® w porównaniu z niektórymi stalami poddanymi ścieraniu w tych samych warunkach obciążenia. Trzy z badanych kom- pozytów  Belzona®  wykazały  wyższą odporność erozyjną od niektórych stali powszechnie uważanych za odporne na ścieranie. Najlepszą wytrzymałość wykazał kompozyt Belzona®2111. Dobrą odporność erozyjną ma również kompozyt Belzona®1811, który jest kompozytem wzmocnionym podobnie jak Belzona®1812 – cząstkami tlenku glinu   (rys. 3 i 4).

Rys. 1. Schemat instalacji do badań materiałów na działanie strugi abrazyjnej w teście SJE

Rys. 2. Zestawienie wyników badań porównawczych odporności na erozję kompozytów Belzona i niektó- rych stali (test SJE)

 

   Rys. 3. Budowa wewnętrzna oraz system wzmocnienia cząstkami tlenku glinu Al2O3 kompozytu Belzona®1811                  Rys. 4. Budowa wewnętrzna oraz system wzmoc- nienia  cząstkami  rozdrobnionego  tlenku   glinu  Al O , kompozytu Belzona®1812

 

3.  Wytrzymałość erozyjnaw środowiskach abrazyjnych suchych – wysoce odporny na ścieranie system kompozytowy Belzona®9811
Belzona®9811 to system kompozytowy, którego głównym składnikiem są sześciokątne, bardzo twarde płytki tlenku glinu (korundu). Tlenek ten należy do jednych z najtwardszych materiałów mineralnych występujących na ziemi. Twardość tlenku glinu porównywalna jest z twardością wolframu czy węgliku krzemu i wynosi 9 w 10-stopniowej skali Mohsa (rys. 5) (twardość diamentu w tej skali wynosi 10).
Sześciokątne płytki Belzona®9811 (rys. 6) otrzymuje się w technologii spiekania w bardzo wysokich temperaturach mikrokryształów tlenku glinu (Al2O3) o wysokiej czystości. Technologia ta pozwala wytworzyć materiał  o bardzo wysokiej wytrzymałości na ścieranie (tab. 2). Wysoka twardość płytek oraz podatność podłoża, na którym są one osadzane (rys. 7), np. na kompozycie Belzona®1111, sprawiają, iż jako system Belzona® wykazuje znacznie większą trwałość na sztywnych po- wierzchniach narażonych na silną erozję.
Do osadzania płytek Belzona®9811 zaleca się, w zależności od warunków pracy (temperatura, media chemiczne), następujące kompozyty oprócz wspomnianego Belzona®1111: Belzona®1121, Belzona®1311, Belzona®1511, Belzona®1321, Belzona®1391. Do wypełnień powstałych spoin (między płytkami) zaleca się zastosować kompozyty Belzona®1812 lub Belzona®1813. Grubość pojedynczej płytki Belzona®9811 wynosi 5 mm, a bok sześciokątnej płytki – 10 mm. Materiał dostarczany jest w  gotowych  do  stosowania  arkuszach  o wymiarach 250 mm × 170 mm.

 

Rys. 5. Diagram ilustrujący twardości minerałów w skali Mohsa (korund – tlenek glinu)

Rys. 6. Pakiety płytek kompozytu Belzona®9811