На основе оборонных технологий
В работе 15 международной выставки жилья и строительства "Белорусский дом" и VII специализированной выставки "Отопление. Сантехника. Кондиционирование" приняло участие минское НПУП "Фобилон", которое является региональным дилером российского федерального центра двойных технологий "Союз". Центр создан на базе оборонно-космического НПО "Союз" (Люберцы) и сегодня имеет ряд предложений, представляющих интерес в различных технических областях.
Ремонт футеровки с помощью высокотемпературной керамической сварки
Строительство и ремонт теплоагрегатов (печей, ковшей, реакторов, котлов) связаны со значительными трудозатратами, использованием миллионов тонн огнеупорных изделий и материалов.
Обязательным и очень важным элементом таких агрегатов является их футеровка - специальная огнеупорная кладка, играющая роль теплозащитного слоя. В процессе эксплуатации футеровка испытывает значительные механические, термические, химические нагрузки, под действием которых в ней образуются раковины, трещины, сколы.
Но поверхностный износ футеровки ведет не только к изменению ее геометрии (и, как следствие, нарушению технологического процесса). Ухудшаются также и экологические показатели, так как растет утечка в окружающую среду вредных отходов производства.
Как сохранить футеровку, снизить затраты на ее восстановление и тем самым продлить срок службы теплоагрегата?
Существующие в настоящее время методы ремонта, основанные на торкретировании, не дают желаемого результата вследствие несовершенства данной технологии. В этом случае на поверхность футеровки наносится смесь огнеупорного порошка в смеси с водой, жидким стеклом или ортофосфорной кислотой. Однако получить достаточно надежную связь между футеровкой и наносимым слоем не удается, особенно при ремонте горячей кладки, когда из-за низкой температуры ремонтной смеси происходит резкое охлаждение поверхности футеровки.
Технология высокотемпературной керамической сварки лишена этого недостатка и является наиболее перспективным из существующих методов ремонта теплоагрегатов. Она разработана в ФЦДТ "Союз" - одном из ведущих научных центров России, специализировавшемся в области ракетно-космических технологий и твердых ракетных топлив.
Суть новой технологии состоит в инициации и поддержании на поверхности кладки высокотемпературной экзотермической реакции, в зоне которой происходит плавление ремонтных материалов и огнеупоров кладки.
На начальном, подготовительном этапе работ с помощью специального оборудования разделываются дефекты футеровки и очищается ее поверхность. При наличии шлаков и графитов таковые выжигаются кислородом.
Специальной горелкой в зону работ в струе кислорода подается ремонтный порошок, содержащий высокоэнергетическое металлическое горючее и огнеупорный материал. На ограждении теплоагрегата начинается интенсивная тепловая реакция. Специальные добавки, вводимые в состав порошка, стабилизируют процесс горения.
При температуре 2300 оС и выше огнеупорные материалы порошка и кладки сначала плавятся, затем кристаллизуются, образуя на поверхности однородный керамический слой. Физико-химические и механические характеристики этого слоя и футеровки идентичны. Кроме того, в нанесенном слое отсутствуют температурные напряжения. Все это и является надежной гарантией длительной стойкости восстановленного участка.
К достоинствам новой технологии следует отнести отсутствие при ремонте местных перегревов, а также возможность устранения практически всех типов дефектов, в том числе и таких сложных, как сквозные прогары.
В этом случае используется ремонт с подложкой. Прогар разделывается, в его проем вкладывается подложка из огнеупорного материала, которая сначала обваривается по краям, а затем заваривается начисто.
В настоящее время ФЦДТ "Союз" разработаны и серийно выпускаются несколько типов установок керамической сварки производительностью от 20 до 150 кг/час. Осуществляется их постоянное совершенствование с целью расширения сферы их применения. В исследовательских лабораториях центра создаются новые и улучшаются существующие рецептуры ремонтных порошков с использованием особо чистых материалов и компонентов твердых ракетных топлив.
Особое внимание уделяется безопасности выполняемых работ. На все выпускаемые материалы и оборудование имеются сангигиенические сертификаты и сертификаты безопасности.
Новая технология уже показала свою высокую эффективность на ряде металлургических и коксохимических предприятий России. Срок эксплуатации отремонтированных печей превысил 3 года. Это в несколько раз больше, чем при ремонте традиционными методами. Средний срок окупаемости затрат составил 7 месяцев. Экономический эффект на каждый вложенный российский рубль - 25 рублей.
Разметка проезжей части с помощью термопластов
Как утверждают специалисты, хорошо выполненная разметка проезжей части автодорог способствует сокращению числа ДТП на 20-30%. В числе основных требований к разметочным материалам первыми называют хорошую видимость их в любое время суток, высокую прочность, износостойкость, невысокую стоимость. Только в России ежегодная потребность в дорожноразметочном покрытии составляет 80-90 тыс. т.
Среди большого разнообразия материалов, применяемых для разметки дорог, термопластичные покрытия занимают особое место. Их наносят на полотно методом свободного литья с помощью специальных разметочных машин, в которых исходный термопласт в виде порошка предварительно нагревается, плавится, усредняется. Через 5-10 минут после нанесения затвердевшая полоса готова к эксплуатации.
Безопасность автодорог - одно из направлений конверсионной деятельности отделения "Технополимер" ФЦДТ "Союз". На базе существующих технологий и промышленных разработок здесь освоено производство нового термопластичного материала ПЛ-Ш на основе полиэфирной смолы. Требуемая белизна ПЛ-Ш достигается благодаря использованию вместе с пигментом смолы светлых оттенков и белого кварцевого песка, который добывают в карьерах Люберецкого горнообогатительного комбината. Это позволило сократить использование в качестве пигмента дефицитную и дорогую двуокись титана.
По требованию заказчика может быть изготовлен термопласт желтого цвета.
Стеклянные микрошарики, вводимые в ПЛ-Ш в процессе его изготовления или насыпаемые на еще не затвердевшую полосу, обеспечивают высокое световозвращение и хорошую видимость разметки в ночное время.
При воздействии на полосу большегрузных автомобилей, особенно в условиях низких температур и высокой интенсивности движения, наблюдается хрупкое разрушение термопласта. Это отрицательно сказывается на качестве разметки и сокращает время ее эксплуатации.
Для того чтобы улучшить физико-механические характеристики материала (прежде всего его пластическую деформативность), в ПЛ-Ш добавляют совместимый с полимером пластификатор. Благодаря этому удалось почти полностью исключить явления хрупкого разрушения при неблагоприятных условиях эксплуатации.
Сказанное выше хорошо подтверждают результаты лабораторных испытаний нового материала.
При производстве ПЛ-Ш используются только твердые в нормальных условиях пластификаторы, что позволяет исключить ряд технологических недостатков, таких как промокание тары, слеживаемость и комкуемость пластика при его хранении.
Температура плавления ПЛ-Ш - 180°С, уровень растекаемости - 6-8 мм, что отвечает основным требованиям, предъявляемым к разметочным материалам.
ПЛ-Ш хорошо ложится на дорожное полотно, в том числе, в отличие от аналогичных материалов, - на асфальт при температуре выше 5°С или на свежеуложенный асфальт.
Уровень адгезии к дорожному полотну во всех случаях остается выше требуемых значений, а разрыв - когезионный (по асфальту).
Температура размягчения ПЛ-Ш превышает 80°С. При лабораторных испытаниях по методу "кольцо-шар" шарик проваливается сквозь кольцо, покрытое термопластом, при температуре выше 80°С.
Еще одним технологическим недостатком традиционных дорожноразметочных материалов является снижение их текучести из-за седиментации - осаждения частиц наполнителя. Причина - недостаточное механическое перемешивание плава в рабочих емкостях разметочной машины или полное его отсутствие, например, в каретке разметчика. Отсутствие там перемешивания столба плава высотой 180 мм приводит к тому, что каретка забивается, и нормальное течение расплавленного термопласта нарушается.
Необходимо вручную либо перемешивать образовавшийся остаток, либо извлекать его из каретки и выбрасывать. Специальная добавка, которая введена в состав ПЛ-Ш, полностью исключает седиментацию наполнителя и стабилизирует технологические свойства расплава.
Характеристики термопласта, особенно его физико-механические свойства, технологичность, водостойкость, температура размягчения и другие показатели во многом определяются качеством исходной смолы.
Готовая смола выгружается из реактора, охлаждается и поступает на заключительные операции - грубое дробление и размягчение.
Мощность производства, использующего только отечественное сырье, - 1000 т смолы в год. Требуемые качество и стабильность ПЛ-Ш достигаются точным дозированием всех поступающих в смеситель сыпучих компонентов.
Навески смолы, кварцевого песка, стеклянных микрошариков, пластификатора, цветных пигментов загружаются в смеситель. После перемешивания и усреднения готовая масса выгружается с помощью шнековых механизмов.
Производство полиэфирной смолы и смолы термопласта скомпоновано в одном здании, что позволяет оперативно управлять всеми процессами и поддерживать оптимальный режим работы. Производство рассчитано на выпуск 4 тыс. т термопласта в год, однако наличие свободных мощностей, складских помещений, подъездных железнодорожных путей позволяет при необходимости увеличивать объемы производства при минимальных дополнительных затратах.
По своим физико-механическим и эксплуатационным показателям ПЛ-Ш приближается к лучшим зарубежным (финским, австрийским, германским) аналогам. При этом он значительно дешевле.
ПЛ-Ш прошел всестороннюю проверку на дорогах Москвы, Уфы, Кирова, Казани.
Не ограничиваясь разработкой и внедрением современных дорожноразметочных покрытий, специалисты "Технополимера" успешно решают и другие актуальные проблемы обустройства автодорог. Разработаны стойкие и относительно недорогие дорожные краски как с использованием растворителей, так и водоэмульсионные.
Так, созданная в отделении дорожная краска КАТР-2 дешевле известной турецкой краски Полисан или отечественной Зебры.
Внедрена в производство водоэмульсионная эпоксидная краска Фанкор, которую можно эффективно использовать для окраски стоек дорожных знаков и указателей, а также конструкций мостов и путепроводов.
Освоено опытно-промышленное производство термореактивных порошковых красок. Их достоинства - экологическая чистота, обуславливаемая полным отсутствием в их составе растворителей, высокий (до 99%) коэффициент использования, широкая цветовая гамма и декоративность, прочность покрытия и возможность нанесения его на любое сложное по форме изделие.
Разработаны образцы светоотражающих пленок для дорожных знаков. В их основе - полиуретановый каучук, ранее применявшийся лишь в объектах специальной техники.
Создана рецептура специальных составов, с помощью которых можно эффективно осуществлять так называемый ямочный ремонт проезжей части дорог и тротуаров.
Специалистами ФЦДТ "Союз" разработан и внедрен в производство маркировщик Полидор - самоходное транспортное средство для нанесения разметочного покрытия на дорожное полотно.
Автоматическая система управления контролирует работу газовых горелок для подогрева термопласта и задает нужный режим работы. Это позволяет наносить как штриховые, так и сплошные полосы заданной ширины и длины. В дорожных условиях маркировщик работает в паре с машиной-маткой, которая снабжает его разогретым термопластом. Это сокращает простои и повышает производительность дорожных работ.
Новые разработки ФЦДТ "Союз" - маркировщик Полидор, машина-матка и дорожноразметочный термопласт ПЛ-Ш успешно эксплуатируются на дорогах Москвы и Подмосковья.Подготовил Федор СПИРИДОНОВ
Ремонт футеровки с помощью высокотемпературной керамической сварки
Строительство и ремонт теплоагрегатов (печей, ковшей, реакторов, котлов) связаны со значительными трудозатратами, использованием миллионов тонн огнеупорных изделий и материалов.
Обязательным и очень важным элементом таких агрегатов является их футеровка - специальная огнеупорная кладка, играющая роль теплозащитного слоя. В процессе эксплуатации футеровка испытывает значительные механические, термические, химические нагрузки, под действием которых в ней образуются раковины, трещины, сколы.
Но поверхностный износ футеровки ведет не только к изменению ее геометрии (и, как следствие, нарушению технологического процесса). Ухудшаются также и экологические показатели, так как растет утечка в окружающую среду вредных отходов производства.
Как сохранить футеровку, снизить затраты на ее восстановление и тем самым продлить срок службы теплоагрегата?
Существующие в настоящее время методы ремонта, основанные на торкретировании, не дают желаемого результата вследствие несовершенства данной технологии. В этом случае на поверхность футеровки наносится смесь огнеупорного порошка в смеси с водой, жидким стеклом или ортофосфорной кислотой. Однако получить достаточно надежную связь между футеровкой и наносимым слоем не удается, особенно при ремонте горячей кладки, когда из-за низкой температуры ремонтной смеси происходит резкое охлаждение поверхности футеровки.
Технология высокотемпературной керамической сварки лишена этого недостатка и является наиболее перспективным из существующих методов ремонта теплоагрегатов. Она разработана в ФЦДТ "Союз" - одном из ведущих научных центров России, специализировавшемся в области ракетно-космических технологий и твердых ракетных топлив.
Суть новой технологии состоит в инициации и поддержании на поверхности кладки высокотемпературной экзотермической реакции, в зоне которой происходит плавление ремонтных материалов и огнеупоров кладки.
На начальном, подготовительном этапе работ с помощью специального оборудования разделываются дефекты футеровки и очищается ее поверхность. При наличии шлаков и графитов таковые выжигаются кислородом.
Специальной горелкой в зону работ в струе кислорода подается ремонтный порошок, содержащий высокоэнергетическое металлическое горючее и огнеупорный материал. На ограждении теплоагрегата начинается интенсивная тепловая реакция. Специальные добавки, вводимые в состав порошка, стабилизируют процесс горения.
При температуре 2300 оС и выше огнеупорные материалы порошка и кладки сначала плавятся, затем кристаллизуются, образуя на поверхности однородный керамический слой. Физико-химические и механические характеристики этого слоя и футеровки идентичны. Кроме того, в нанесенном слое отсутствуют температурные напряжения. Все это и является надежной гарантией длительной стойкости восстановленного участка.
К достоинствам новой технологии следует отнести отсутствие при ремонте местных перегревов, а также возможность устранения практически всех типов дефектов, в том числе и таких сложных, как сквозные прогары.
В этом случае используется ремонт с подложкой. Прогар разделывается, в его проем вкладывается подложка из огнеупорного материала, которая сначала обваривается по краям, а затем заваривается начисто.
В настоящее время ФЦДТ "Союз" разработаны и серийно выпускаются несколько типов установок керамической сварки производительностью от 20 до 150 кг/час. Осуществляется их постоянное совершенствование с целью расширения сферы их применения. В исследовательских лабораториях центра создаются новые и улучшаются существующие рецептуры ремонтных порошков с использованием особо чистых материалов и компонентов твердых ракетных топлив.
Особое внимание уделяется безопасности выполняемых работ. На все выпускаемые материалы и оборудование имеются сангигиенические сертификаты и сертификаты безопасности.
Новая технология уже показала свою высокую эффективность на ряде металлургических и коксохимических предприятий России. Срок эксплуатации отремонтированных печей превысил 3 года. Это в несколько раз больше, чем при ремонте традиционными методами. Средний срок окупаемости затрат составил 7 месяцев. Экономический эффект на каждый вложенный российский рубль - 25 рублей.
Разметка проезжей части с помощью термопластов
Как утверждают специалисты, хорошо выполненная разметка проезжей части автодорог способствует сокращению числа ДТП на 20-30%. В числе основных требований к разметочным материалам первыми называют хорошую видимость их в любое время суток, высокую прочность, износостойкость, невысокую стоимость. Только в России ежегодная потребность в дорожноразметочном покрытии составляет 80-90 тыс. т.
Среди большого разнообразия материалов, применяемых для разметки дорог, термопластичные покрытия занимают особое место. Их наносят на полотно методом свободного литья с помощью специальных разметочных машин, в которых исходный термопласт в виде порошка предварительно нагревается, плавится, усредняется. Через 5-10 минут после нанесения затвердевшая полоса готова к эксплуатации.
Безопасность автодорог - одно из направлений конверсионной деятельности отделения "Технополимер" ФЦДТ "Союз". На базе существующих технологий и промышленных разработок здесь освоено производство нового термопластичного материала ПЛ-Ш на основе полиэфирной смолы. Требуемая белизна ПЛ-Ш достигается благодаря использованию вместе с пигментом смолы светлых оттенков и белого кварцевого песка, который добывают в карьерах Люберецкого горнообогатительного комбината. Это позволило сократить использование в качестве пигмента дефицитную и дорогую двуокись титана.
По требованию заказчика может быть изготовлен термопласт желтого цвета.
Стеклянные микрошарики, вводимые в ПЛ-Ш в процессе его изготовления или насыпаемые на еще не затвердевшую полосу, обеспечивают высокое световозвращение и хорошую видимость разметки в ночное время.
При воздействии на полосу большегрузных автомобилей, особенно в условиях низких температур и высокой интенсивности движения, наблюдается хрупкое разрушение термопласта. Это отрицательно сказывается на качестве разметки и сокращает время ее эксплуатации.
Для того чтобы улучшить физико-механические характеристики материала (прежде всего его пластическую деформативность), в ПЛ-Ш добавляют совместимый с полимером пластификатор. Благодаря этому удалось почти полностью исключить явления хрупкого разрушения при неблагоприятных условиях эксплуатации.
Сказанное выше хорошо подтверждают результаты лабораторных испытаний нового материала.
При производстве ПЛ-Ш используются только твердые в нормальных условиях пластификаторы, что позволяет исключить ряд технологических недостатков, таких как промокание тары, слеживаемость и комкуемость пластика при его хранении.
Температура плавления ПЛ-Ш - 180°С, уровень растекаемости - 6-8 мм, что отвечает основным требованиям, предъявляемым к разметочным материалам.
ПЛ-Ш хорошо ложится на дорожное полотно, в том числе, в отличие от аналогичных материалов, - на асфальт при температуре выше 5°С или на свежеуложенный асфальт.
Уровень адгезии к дорожному полотну во всех случаях остается выше требуемых значений, а разрыв - когезионный (по асфальту).
Температура размягчения ПЛ-Ш превышает 80°С. При лабораторных испытаниях по методу "кольцо-шар" шарик проваливается сквозь кольцо, покрытое термопластом, при температуре выше 80°С.
Еще одним технологическим недостатком традиционных дорожноразметочных материалов является снижение их текучести из-за седиментации - осаждения частиц наполнителя. Причина - недостаточное механическое перемешивание плава в рабочих емкостях разметочной машины или полное его отсутствие, например, в каретке разметчика. Отсутствие там перемешивания столба плава высотой 180 мм приводит к тому, что каретка забивается, и нормальное течение расплавленного термопласта нарушается.
Необходимо вручную либо перемешивать образовавшийся остаток, либо извлекать его из каретки и выбрасывать. Специальная добавка, которая введена в состав ПЛ-Ш, полностью исключает седиментацию наполнителя и стабилизирует технологические свойства расплава.
Характеристики термопласта, особенно его физико-механические свойства, технологичность, водостойкость, температура размягчения и другие показатели во многом определяются качеством исходной смолы.
Готовая смола выгружается из реактора, охлаждается и поступает на заключительные операции - грубое дробление и размягчение.
Мощность производства, использующего только отечественное сырье, - 1000 т смолы в год. Требуемые качество и стабильность ПЛ-Ш достигаются точным дозированием всех поступающих в смеситель сыпучих компонентов.
Навески смолы, кварцевого песка, стеклянных микрошариков, пластификатора, цветных пигментов загружаются в смеситель. После перемешивания и усреднения готовая масса выгружается с помощью шнековых механизмов.
Производство полиэфирной смолы и смолы термопласта скомпоновано в одном здании, что позволяет оперативно управлять всеми процессами и поддерживать оптимальный режим работы. Производство рассчитано на выпуск 4 тыс. т термопласта в год, однако наличие свободных мощностей, складских помещений, подъездных железнодорожных путей позволяет при необходимости увеличивать объемы производства при минимальных дополнительных затратах.
По своим физико-механическим и эксплуатационным показателям ПЛ-Ш приближается к лучшим зарубежным (финским, австрийским, германским) аналогам. При этом он значительно дешевле.
ПЛ-Ш прошел всестороннюю проверку на дорогах Москвы, Уфы, Кирова, Казани.
Не ограничиваясь разработкой и внедрением современных дорожноразметочных покрытий, специалисты "Технополимера" успешно решают и другие актуальные проблемы обустройства автодорог. Разработаны стойкие и относительно недорогие дорожные краски как с использованием растворителей, так и водоэмульсионные.
Так, созданная в отделении дорожная краска КАТР-2 дешевле известной турецкой краски Полисан или отечественной Зебры.
Внедрена в производство водоэмульсионная эпоксидная краска Фанкор, которую можно эффективно использовать для окраски стоек дорожных знаков и указателей, а также конструкций мостов и путепроводов.
Освоено опытно-промышленное производство термореактивных порошковых красок. Их достоинства - экологическая чистота, обуславливаемая полным отсутствием в их составе растворителей, высокий (до 99%) коэффициент использования, широкая цветовая гамма и декоративность, прочность покрытия и возможность нанесения его на любое сложное по форме изделие.
Разработаны образцы светоотражающих пленок для дорожных знаков. В их основе - полиуретановый каучук, ранее применявшийся лишь в объектах специальной техники.
Создана рецептура специальных составов, с помощью которых можно эффективно осуществлять так называемый ямочный ремонт проезжей части дорог и тротуаров.
Специалистами ФЦДТ "Союз" разработан и внедрен в производство маркировщик Полидор - самоходное транспортное средство для нанесения разметочного покрытия на дорожное полотно.
Автоматическая система управления контролирует работу газовых горелок для подогрева термопласта и задает нужный режим работы. Это позволяет наносить как штриховые, так и сплошные полосы заданной ширины и длины. В дорожных условиях маркировщик работает в паре с машиной-маткой, которая снабжает его разогретым термопластом. Это сокращает простои и повышает производительность дорожных работ.
Новые разработки ФЦДТ "Союз" - маркировщик Полидор, машина-матка и дорожноразметочный термопласт ПЛ-Ш успешно эксплуатируются на дорогах Москвы и Подмосковья.Подготовил Федор СПИРИДОНОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 46 за 2001 год в рубрике материалы и технолгии
