Что такое окалина на двигателе

Железная окалина и её виды, применение

Смесь оксидов железа, образовывающаяся при взаимодействии кислорода с раскалённым металлом, имеет обобщённое название — железная окалина. Она состоит из Fe3O4, FeO и Fe2O3 (магнетита, вьюстита и гематита соответственно) и представлена двумя легкоотделяемыми друг от друга слоями. При их суммарной толщине до 40 нм окалина невидима невооружённому взгляду, свыше 40 и до 500 нм — выдаёт себя цветами побежалости (радужным отливом). Постоянный же окрас появляется, если слой железной окалины на металле превышает 500 нм.

Как варить через прокатную окалину

У вас есть несколько вариантов, когда дело доходит до прокатной окалины на стальных деталях. Вы можете приобрести холоднокатаную сталь, у которой из-за особенностей производственного процесса на поверхности нет прокатной окалины. Этот материал, однако, является более дорогим и может быть недоступен в зависимости от толщины или размеров, которые вам необходимы.

Либо вы можете приобрести горячекатаный прокат в состоянии дробеструйной обработки (то есть со снятой шкалой прокатного стана), вы можете самостоятельно произвести дробеструйную очистку листа или вы можете вручную удалить прокатную окалину в сварных зонах путем шлифования во время изготовления. Все эти опции добавляют стоимость.

Один из последних вариантов — это самостоятельно выполнить сварочные работы на прокатной окалине, сэкономив время и деньги на предварительную очистку и первоначальные затраты на материал.

Выбирая эту опцию, вы должны знать о лучших методах решения проблем сварки в масштабе прокатного стана, таких как выбор правильного процесса сварки, присадочного металла и защитного газа для работы. Выбранные параметры и техника также влияют на ваш успех.

Что такое прокатная окалина?

Прежде чем мы поговорим о сварке, важно точно знать, что такое прокатная окалина. Термин горячекатаный прокат происходит от производственного процесса. Когда стальная пластина изготовлена, она становится более пластичной и ее легче катить при высоких температурах, что делает процесс более эффективным. Когда горячий материал сталкивается с кислородом, на поверхности образуется слой оксида — прокатная окалина.

Во время сварки прокатная окалина препятствует течению ванны жидкой сварки, часто вызывая нежелательный внешний вид или контур сварного шва. Прокатная окалина также может препятствовать проникновению в основной материал и вызывать отсутствие плавления и сварных включений. Чем больше толщина или жесткость окалины, тем больше проблем при сварке материала.

Вы можете избежать или минимизировать эти проблемы, уменьшив скорость движения, но компромисс — это более низкая производительность и часто рост проблем, связанных с плохим проникновением.

Некоторые сварочные процессы, присадочные металлы и защитные газы лучше, чем другие, подходят для преодоления трудностей, связанных с сварочной окалиной, и в то же время обеспечивают высокую скорость перемещения и высокую производительность.

Использование процессов сварки в защитных газах

Если вы выполняете сварку в производственном цехе или в производственной среде, то сварочные процессы в среде защитного газа являются хорошим выбором.

Когда вы выполняете сварку в масштабах прокатной окалины с помощью процесса газовой защиты, варианты попадают в хороший, лучший и самый лучший сценарий. Это, соответственно, газовая дуговая сварка (GMAW) сплошной проволокой, GMAW с металлической проволокой и дуговая сварка с флюсом (FCAW) с помощью газовой проволоки.

Многие сварочные операции предпочитают выполнять сварку в масштабе прокатного стана на горячекатаной стали, потому что это наиболее экономичный вариант. Выбор правильного процесса сварки, присадочного металла и защитного газа может помочь вам преодолеть трудности, связанные с масштабом сварочной окалины.

Сплошной провод. Наиболее распространенными сплошными проволоками, используемыми для сварки через окалину, являются AWS ER70S-3 и ER70S-6. Основное различие между ними — химия. В проволоку ER70S-6 добавлены раскислители, которые помогают разрушать окалину во время сварки. Провод ER70S-6 также обычно обеспечивает лучший внешний вид бортов и более высокую скорость перемещения, сохраняя при этом приемлемое качество. Когда сталь имеет незначительное образование накипи на поверхности и / или высокие скорости движения не требуются, вы можете использовать сплошную проволоку без особых проблем. Имейте в виду, что при сварке в мельнице со сплошной проволокой дуга подвержена несоответствиям, что приводит к образованию брызг, которые требуют очистки после сварки.

Проволока с металлическим сердечником. Проволока с металлическим сердечником является хорошим вариантом, когда материал имеет большую окалину или когда повышение производительности является приоритетом. Проволока с металлическим сердечником трубчатая и заполнена металлическими порошками, сплавами и стабилизаторами дуги, каждый из которых предлагает определенные преимущества для конкретных применений. В эти проволоки добавлено больше раскислителей, которые повышают свариваемость в масштабе окалины. Кроме того, проволоки с металлической сердцевиной, как правило, обеспечивают более стабильную передачу распыления и повышенную текучесть сварочной ванны. Эти функции обеспечивают быструю скорость перемещения, генерируют небольшое разбрызгивание и улучшают вашу способность преодолевать зазоры по сравнению со сплошными проводами. Наиболее распространенной проволокой с металлическим сердечником для сварки низкоуглеродистой стали с помощью прокатного окалина является E70C-6M.

Порошковая проволока. Процесс FCAW хорошо подходит для сварки в толстых окалинах из-за высокого уровня раскислителей в проволоке и шлаковой системе, которую он производит. Проволоки FCAW, чаще всего используемые для сварки окалины, — это E71T-1 для сварки во всех положениях и E70T-1 для сварки только в плоском и горизонтальном положениях. Стоит отметить, что проволоки для плоской и горизонтальной сварки, как правило, превосходят проволоки с любым положением по своей способности сваривать через окалину.

Читать еще: В чем разница двигателя газа бензин

В то время как порошковая проволока лучше подходит для сварки через окалину, удаление шлака увеличивает время очистки между сварочными проходами, а также после сварки. Кроме того, порошковые проволоки (и металлические проволоки) стоят дороже, чем сплошные, поэтому важно взвесить затраты на присадочный металл и предлагаемую экономию труда и производительности.

В сварочных работах из мягкой стали обычно используют защитный газ, содержащий 100% диоксида углерода (СО2) или газовую смесь аргон/СО2. Каждый из них предлагает преимущества для сварки в масштабах стана в зависимости от решаемых проблем. Используйте смесь с более высоким содержанием аргона, если вы испытываете затруднения при смачивании сварных швов, укладке или борьбе с брызгами. Если ваши сварные швы, как правило, страдают от недостатка плавления, недостаточного проникновения или сварных включений, используйте газовую смесь с более высокими уровнями CO2 для достижения такого дополнительного проникновения.

Само-защищаемая сварка на окалине

Процесс экранирования не так выполним в сварочных приложениях, которые требуют большей гибкости и мобильности, например, выполняемых на открытом воздухе. В этих ситуациях у вас есть два варианта: использование само-экранированной сварки порошковой проволокой (FCAW-S) или электродуговой сварки (SMAW).

FCAW-S. Эти провода, как правило, имеют меньшую производительность, чем провода с защитой от газа FCAW, но их можно использовать, когда перетаскивание газовых баллонов к месту работы нецелесообразно или если ветреные условия создают проблемы с сохранением покрытия защитным газом. Само-экранированные порошковые проволоки также имеют большое количество раскислителей, а также шлаковую систему, что делает их хорошо подходящими для сварочной окалины. Обычные само-экранированные порошковые провода для работы включают E71T-8, E71T-11, E70T-6 и E70T-4.

SMAW. Вы можете использовать SMAW или ручную сварку для сварки через окалину, потому что электроды имеют раскислители и шлаковую систему. Некоторые стержневые электроды спроектированы так, чтобы обеспечить лучший успех при сварке чрезвычайно толстой окалины или очень грязного основного материала. Когда вы свариваете окалину среднего размера, хорошим выбором будет любой стержневой электрод. Обычными классами стержневых электродов AWS являются E6010, E6011, E6013, E7018 и E7024.

Соображения по дуговой сварке под флюсом (SAW)

Процесс SAW, в котором не используется защитный газ, может хорошо подходить для сварки в масштабе мельницы в зависимости от используемого флюса.

SAW — это процесс с подачей проволоки, такой как GMAW, который используется при производстве, особенно на крупных деталях. Проволока подается через горелку, которая обычно перемещается вдоль сварного соединения посредством механизации. В отличие от других процессов сварки, SAW использует гранулированный флюс для защиты дуги от атмосферы. Дуга погружена — во флюс и не видна при нормальной работе. Поскольку дуга плавит проволоку, флюс и материал основы для формирования сварочной ванны, расплавленный флюс выполняет важные функции, такие как раскисление, легирование, формование и создание защитной атмосферы для наплавленного сварного шва.

Масштаб окалины может затруднить проникновение в основной материал и увеличить риск отсутствия плавления и сварных включений. Чем больше толщина или жесткость окалины, тем больше проблем при сварке материала.

SAW флюсы являются нейтральными или активными. Нейтральные потоки не сильно меняют химический состав наплавленного сварного шва и могут давать приемлемые результаты при сварке в масштабе, превышающем размеры стана. Они более известны за обеспечение повышенной ударной вязкости по сравнению с активными флюсами. Активные флюсы, для сравнения, отлично справляются со сваркой в мельнице, обеспечивая хороший внешний вид валиков и смачивание даже при высоких скоростях движения.

Недостатком активных флюсов является то, что их механические свойства (в частности, ударная вязкость) часто не так хороши, как у нейтральных флюсов. Поскольку активные флюсы увеличивают содержание сплава в сварном шве и влияют на химический состав наплавки, количество проходов шва, которые могут быть выполнены, ограничено. По мере увеличения количества проходов образуется все более насыщенный химический состав, что может вызвать проблемы. Активные флюсы лучше всего подходят для сварочных работ, включающих от одного до двух проходов.

При производстве восстановленного порошка железа

Окалина прокатного стана представляет собой сложный оксид, содержащий около 70% железа со следами цветных металлов и щелочных соединений. Восстановленный порошок железа может быть получен путем превращения прокатной окалины в единственный оксид с высочайшим содержанием, то есть гематит (Fe ₂ O ₃ ), и его восстановления водородом. Шахид и Чой сообщили об обратном методе соосаждения для синтеза магнетита из прокатной окалины, который используется для различных экологических целей, таких как извлечение питательных веществ, коагуляция с балластом в процессе активированного ила и восстановление тяжелых металлов в водной среде.

Lechler SCALEMASTER — форсунки гидросбива

Высочайшие требования к качеству проката с одновременным снижением энергопотребления можно выполнить только при использовании самых современных форсунок гидросбива.

MicroSCALEMASTER минимальные размеры для монтажа в условиях нехватки свободного пространства
SCALEMASTER HPS максимальная сила удара для максимально эффективного удаления окалины
Обратный клапан для форсунок SCALEMASTER предотвращает переохлаждение раската при помощи перекрытия потока через форсунки.

Читать еще: Что такое точка росы в двигателе

ГОСТ 9.402-2004

Статус на 2021 год: действующий.

. выбор степени очистки поверхности металлов 1-й и 2-й групп от окалины и ржавчины в зависимости от условий эксплуатации проводят по таблице 9.

Таблица 9 — Степень очистки поверхности металлических изделий от окалины и ржавчины в зависимости от условий эксплуатации

Обозначение степени очистки	Характеристика очищенной поверхности	Обозначение условий эксплуатации лакокрасочных покрытий по ГОСТ 9.104	Характеристика обрабатываемых изделий и материала
1	При осмотре с шестикратным увеличением окалина и ржавчина не обнаружены	У1, УХЛ1, ХЛ1, Т1, О1, ОМ1, ОМ2, В5	Изделия из 1-й и 2-й групп металлов (см. таблицу Д.1), подлежащие окрашиванию по 1-му и 2-му классам по ГОСТ 9.032
2	При осмотре невооруженным глазом не обнаружены окалина, ржавчина, пригар, остатки формовочной смеси и другие неметаллические слои	У1, У2, УХЛ1, УХЛ2, ХЛ1, ХЛ2, Т1, Т2, Т3, О1, ОМ1, ОМ2, ОМ3, В5	Изделия из 1-й и 2-й групп металлов, подлежащие фосфатированию и окрашиванию
3	Не более чем на 5 % поверхности имеются пятна и полосы плотно сцепленной окалины и литейная корка, видимые невооруженным глазом. На любом из участков поверхности изделия окалина занимает не более 10 % площади пластины размером 25×25 мм	У1, У2, УХЛ1, У3, УХЛ2, УХЛ3, УХЛ4, ХЛ1, ХЛ2, ХЛ3, Т2, Т3	Изделия из чугуна и стального литья, поковок и горячих штамповок, прокат и изделия сложной формы
4	С поверхности удалены ржавчина и отслаивающаяся окалина	УХЛ4	Труднодоступные места крупногабаритных изделий сложной формы из металла толщиной не менее 4 мм

Поверхности изделий со степенью очистки 4 окрашиванию не подлежат.

Таблица Д.1 — типы черных металлов

Стали углеродистые обыкновенного качества по ГОСТ 380, сталь тонколистовая малоуглеродистая по ГОСТ 9045, прокат стальной повышенной прочности по ГОСТ 19281, прокат для строительных конструкций по ГОСТ 27772, прокат тонколистовой из углеродистой стали, качественной и обыкновенного качества по ГОСТ 16523

Прокат из стали повышенной прочности (низколегированные стали) по ГОСТ 9281, чугун серый

Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные по ГОСТ 5632 и ГОСТ 20072

Обратите внимание: эти два стандарта имеют обратную зависимость в порядке степеней очистки — по стандарту ИСО наилучшая степень очистки — Sa3 — расположена в таблице стандарта последней, а по ГОСТу 9.402 лучшая степень — первая в таблице. И наоборот, самая слабая очистка по ИСО — Sa 1 — первая в таблице, а по ГОСТу — она 4-я.

Когда речь идет о «второй степени очистки», вероятнее всего, речь идет о стандарте 9.402, потому что по ИСО в названии степени должны присутствовать буквы Sa. Но не лишним будет уточнить, какой из стандартов имеется ввиду в данном случае.

Таблица — Примерное соответствие степеней очистки по двум стандартам

ГОСТ 9.402	ИСО 8501
1	Sa 3
2	Sa 2 1/2
3	Sa 2
4	Sa 1

ГОСТ 9.402-2014, 5.11 Обезжиривание.

Обезжиривание проводят при помощи:

горячей питьевой воды (от 70°C),
пара (от 130°C)
растворителей
эмульсионными составами
щелочными водными растворами.

Разработаны 18 схем обезжиривания, в зависимости от типа жирового загрязнения и применяемых реагентов.
В качестве растворителей для обезжиривания поверхности используют трихлорэтилен стабилизированный, тетрахлорэтилен (перхлорэтилен), уайт-спирит (нефрас-С4-155/200), нефрас-С 50/170.

После каждой технологической стадии химической подготовки поверхности проводят промывку поверхности питьевой водой.

Состояние поверхности изделий контролируют не позднее чем через 6 ч после подготовки поверхности, и, дополнительно, непосредственно перед окрашиванием при сроке хранения более 6 ч.

Качество обезжиривания должно соответствовать требованиям специальной таблицы.
Контроль степени обезжиривания производят методом смачиваемости, капельным методом либо методом протирки.

Шламы

Шламы — низкотемпературные мазеобразные отложения, которые являются смесью продуктов окисления углеводородов, эмульсии и воды. Результат перепробега, окисления и обводнения масла. Видны в конце процедуры замены масла.

Причины появления шламов в двигателе

Перепробег и как следствие низкая активность моюще-диспергирующих присадок;

попадание в моторное масло кислот и воды;

попадание в моторное масло антифриза;

городской режим эксплуатации;

большое количество лаков и нагаров в двигателе;

слабая вентиляции картера.

Рекомендации по профилактике отложений в виде лаков в двигателе

Регулярное использование присадок в моторное масло поможет защитить ДВС от негативного влияния эксплуатационных факторов.

MOTUL Engine Clean Auto

Состав

Беззольные активные детергенты без хлора, способные формировать адгезивные слои в комбинации с металлсодержащими противоизносными компонентами защищающими двигатель при чистке в маловязком растворителе.

Применение

Легковые автомобили, грузовая техника, мототехника 4Т, водная техника 4Т, садовая техника 4Т.

Средство полностью совместимо с материалом прокладок и сальников.

Преимущества компонентов присадки

• Растворитель разрушает вторичные лаки, скрепляющие большие частицы. Это приводит к снижению размеров частиц лака загрязнений и их дальнейшему более легкому выводу из системы в виде мицелл;

• Детергенты помогают растворить первичные лаки и удалить их в объем масла с поверхности деталей. Это приводит к очищению поршневых колец от лаков и выравниванию компрессии в цилиндрах;

Читать еще: Что означает двигатель dci

• Дисперсанты образуют устойчивую эмульсию и помогают вывести влагу;

• Противоизносные компоненты усиливают защитные свойства, что компенсирует разжижение масла.

Эффект от использования

— Выравнивание компрессии во всех цилиндрах двигателя и как следствие: ровная работа двигателя, снижение расхода топлива, снижение угара масла, снижение нагарообразования в камере сгорания и негативного влияния на чувствительные системы доочистки. Экономия на ремонте.

— Улучшение защитных свойств нового масла, что важно при скачкообразном увеличении количества абразивных загрязнений при разрушении лаков.

— Продление сервисного интервала нового моторного масла за счет снижения количества остающихся лаков, шламов, окислителей и воды. Экономия на моторном масле.

Результаты изменения компрессии показывают, что при использовании средства Motul Engine Clean, увеличивается компрессия за счет удаления лаков с поршневых колец.

Результаты теста Тимкен ASTM D2782 показывают, что при использовании средства Motul Engine Clean не происходит падения защитных свойств масла, хотя вязкость при этом снижается на 10%.

Результаты теста на коррозию показывают, что при использовании средства Motul Engine Clean не происходит снижения антикоррозионных свойств моторного масла.