Газофазне осадження кавітаційностійкого покриття на основі карбіду бору
Reliability and profitability of NPP operation of any type to a large extent depend on the reliable operation of the system of its pipelines. From literary sources is shown that the most dangerous zone, in terms of erosion wear, is a pipeline fluctuation. Solving the problem of erosion wear of the z...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/480 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543903572819968 |
|---|---|
| author | Zhuravlov, A. Yu. Shijan, A. V. Shirokov, B. M. |
| author_facet | Zhuravlov, A. Yu. Shijan, A. V. Shirokov, B. M. |
| author_sort | Zhuravlov, A. Yu. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:51Z |
| description | Reliability and profitability of NPP operation of any type to a large extent depend on the reliable operation of the system of its pipelines. From literary sources is shown that the most dangerous zone, in terms of erosion wear, is a pipeline fluctuation. Solving the problem of erosion wear of the zone of the twists of the pipelines is possible by gas phase depositing protective coatings based on boron carbide, which slow down the cavitation processes of wear. This paper presents the results of studies on the production of a cavitation-resistant coating based on boron carbide by hydrogen reduction of boron trichloride BCl3 and toluene C7H8. Boron carbide was carried out on a plant with a horizontal flow-type reaction chamber. The principle of its operation consists in passing through the reaction chamber of the vapor-gas flow of reagents entering the chemical reaction on the surface of the heated substrate located inside the reaction chamber. Solid phase reaction products form an increasing condensate layer on the substrate surface and gaseous products are removed from the reaction chamber and neutralized. Trichloride boron BCl3 and toluene C7H8 were selected as reagents. Carrying gas and activator was hydrogen H2. Deposition was carried out on the austenitic steel substrate. It was shown that morphology of the surface is characterized by grapple-scraped globules. X-ray spectral studies have shown that the distribution of elements is uniform, this indicates that when austenitic steel is heated, no significant changes in properties occur. Diffractometric studies have shown that coating contains grain of Fe2B iron boride and Fe7C3 iron carbide. measurement microhardness have shown that from the center of the substrate to the side of the coating is increased in double. Destruction of samples under the influence of cavitation was studied on the installation of ultrasound cavitation. The cavitation zone was formed between the end of the emitter, which is connected with an ultrasonic generator of UZG-3 0.4 type, and the surface of the test specimen installed in water having the temperature of 293 K. For comparison, the kinetic curve of the destruction of the standard A18H10T austenitic steel and a boron carbide-based sample is given. Under the same test conditions, the nature of the kinetic curves is different. A sample with a carbide-borne coating is 2.5 times less cavitation wear than austenitic steel. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:25Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-480 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:56Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4802022-06-29T10:03:51Z Gas-phase deposition of cavitation-resistant coatings based on boron carbide Газофазное осаждение кавитационностойкого покрытия на основе карбида бора Газофазне осадження кавітаційностійкого покриття на основі карбіду бору Zhuravlov, A. Yu. Shijan, A. V. Shirokov, B. M. gas-phase precipitation boron carbide cavitation wear газофазне осадження карбід бору кавітаційний знос газофазное осаждение карбида бора кавитационный износ Reliability and profitability of NPP operation of any type to a large extent depend on the reliable operation of the system of its pipelines. From literary sources is shown that the most dangerous zone, in terms of erosion wear, is a pipeline fluctuation. Solving the problem of erosion wear of the zone of the twists of the pipelines is possible by gas phase depositing protective coatings based on boron carbide, which slow down the cavitation processes of wear. This paper presents the results of studies on the production of a cavitation-resistant coating based on boron carbide by hydrogen reduction of boron trichloride BCl3 and toluene C7H8. Boron carbide was carried out on a plant with a horizontal flow-type reaction chamber. The principle of its operation consists in passing through the reaction chamber of the vapor-gas flow of reagents entering the chemical reaction on the surface of the heated substrate located inside the reaction chamber. Solid phase reaction products form an increasing condensate layer on the substrate surface and gaseous products are removed from the reaction chamber and neutralized. Trichloride boron BCl3 and toluene C7H8 were selected as reagents. Carrying gas and activator was hydrogen H2. Deposition was carried out on the austenitic steel substrate. It was shown that morphology of the surface is characterized by grapple-scraped globules. X-ray spectral studies have shown that the distribution of elements is uniform, this indicates that when austenitic steel is heated, no significant changes in properties occur. Diffractometric studies have shown that coating contains grain of Fe2B iron boride and Fe7C3 iron carbide. measurement microhardness have shown that from the center of the substrate to the side of the coating is increased in double. Destruction of samples under the influence of cavitation was studied on the installation of ultrasound cavitation. The cavitation zone was formed between the end of the emitter, which is connected with an ultrasonic generator of UZG-3 0.4 type, and the surface of the test specimen installed in water having the temperature of 293 K. For comparison, the kinetic curve of the destruction of the standard A18H10T austenitic steel and a boron carbide-based sample is given. Under the same test conditions, the nature of the kinetic curves is different. A sample with a carbide-borne coating is 2.5 times less cavitation wear than austenitic steel. Надежность и экономичность эксплуатации АЭС любого типа в значительной степени зависят от надежной работы системы ее трубопроводов. Из литературных источников показано, что наиболее опасная зона, с точки зрения эрозионного износа, – это поворот трубопровода. Решение проблемы эрозионного износа зоны поворотов трубопроводов возможно путем газофазного осаждения защитных покрытий на основе карбида бора, которые затормозят кавитационные процессы износа. В данной работе представлены результаты исследований получения кавитационностойкого покрытия на основе карбида бора водородным восстановлением треххлористого бора BCl3 и толуола C7H8. Получение карбида бора осуществляли на установке с горизонтальной реакционной камерой проточного типа. Принцип ее действия состоит в пропускании через реакционную камеру парогазового потока реагентов, вступающих в химическую реакцию на поверхности разогретой подложки, размещенной внутри реакционной камеры. Твердофазные продукты реакции образуют на поверхности подложки нарастающий слой конденсата, а газообразные продукты удаляются из реакционной камеры и нейтрализуются. В качестве реагентов был избран треххлористый бор BCl3 и толуол C7H8. Несущим газом и активатором являлся водород H2. Осаждение осуществлялось на подложку из аустенитной стали. Приведена морфология конденсатов. Показано, что морфология поверхности роста характеризуется крепко-сцепленными глобулами. Рентгеновские спектральные исследования показали, что распределение элементов является равномерным, что указывает на то, что при нагреве аустенитной стали, существенных изменений свойств не происходит. Дифрактометричные исследования показали, что покрытие содержит зерно борида железа Fe2B и карбида железа Fe7C3. Измерения микротвердости показали, что от центра подложки к стороне покрытия она увеличивается вдвое. Разрушение образцов под влиянием кавитации изучалось на установке ультразвуковой кавитации. Кавитационная зона образована между концом излучателя, который соединен с ультразвуковым генератором типа УЗГ-3 0.4, а поверхность испытуемого образца установлена в воде с температурой 293 K. Для сравнения приведены кинетические кривые разрушения стандартной аустенитной стали A18H10T и образца на основе карбида бора. В тех же условиях тестирования характер кинетических кривых отличается. Образцы с покрытием из твердосплавного материала имеют в 2.5 раза меньше кавитационный износ, чем аустенитная сталь. Надійність і економічність експлуатації АЕС будь-якого типу в значній мірі залежать від надійної роботи системи її трубопроводів. З літературних джерел показано, що найбільш небезпечна зона, с точки зору ерозійного зносу, – це заворот трубопроводу. Розв’язання проблеми ерозійного зносу зони заворотів трубопроводів можливе шляхом газофазного осадження захисних покриттів на основі карбіду бору, які загальмують кавітаційні процеси зносу. У даній роботі представлені результати досліджень отримання кавітаційностійкого покриття на основі карбіду бору водневим відновленням трихлористого бору BCl3 і толуолу C7H8. Отримання карбіду бору здійснювали на установці з горизонтальною реакційною камерою проточного типу. Принцип її дії складається в пропусканні через реакційну камеру парогазового потоку реагентів, що вступають у хімічну реакцію на поверхні розігрітої підкладки, розміщеної усередині реакційної камери. Твердофазні продукти реакції утворюють на поверхні підкладки наростаючий шар конденсату, а газоподібні продукти видаляються з реакційної камери і нейтралізуються. Як реагенти було обрано трихлористий бор BCl3 та толуол C7H8. Як газ-носій і активатор був водень H2. Осадження здійснювалося на підкладку з аустенітної сталі. Наведено морфологію конденсатів. Показано, що морфологія поверхні росту характеризується міцнозчепленими глобулами. Рентгенівські спектральні дослідження показали, що розподіл елементів є рівномірним, що вказує на те, що при нагріві аустенітної сталі істотних змін властивостей не відбувається. Дифрактометричні дослідження показали, що покриття містить зерно бориду заліза Fe2B та карбіду заліза Fe7C3. Вимірювання мікротвердості показали, що від центру підкладки до сторони покриття вона збільшується вдвічі. Руйнування зразків при впливі кавітації вивчалося на установці ультразвукової кавітації. Кавітаційна зона формувалася між торцем випромінювача, який з’єднаний з ультразвуковим генератором типу УЗГ-3 0.4. Випромінювач є концентратором ультразвукових коливань експоненціального профілю. Для порівняння наведено кінетичну криву руйнування стандартної аустенітної сталі A18H10T та зразка на основі карбіду бору. У тих самих умовах тестування характер кінетичних кривих відрізняється. Зразки з покриттям з твердосплавного матеріалу мають в 2.5 рази менше кавітаційного зносу, ніж аустенітна сталь. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2018-11-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/480 10.15407/hftp09.04.368 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 9 No. 4 (2018): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 368-372 Химия, физика и технология поверхности; Том 9 № 4 (2018): Химия, физика и технология поверхности; 368-372 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 9 № 4 (2018): Хімія, фізика та технологія поверхні; 368-372 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp09.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/480/482 Copyright (c) 2018 A. Yu. Zhuravlov, A. V. Shijan, B. M. Shirokov |
| spellingShingle | газофазне осадження карбід бору кавітаційний знос Zhuravlov, A. Yu. Shijan, A. V. Shirokov, B. M. Газофазне осадження кавітаційностійкого покриття на основі карбіду бору |
| title | Газофазне осадження кавітаційностійкого покриття на основі карбіду бору |
| title_alt | Gas-phase deposition of cavitation-resistant coatings based on boron carbide Газофазное осаждение кавитационностойкого покрытия на основе карбида бора |
| title_full | Газофазне осадження кавітаційностійкого покриття на основі карбіду бору |
| title_fullStr | Газофазне осадження кавітаційностійкого покриття на основі карбіду бору |
| title_full_unstemmed | Газофазне осадження кавітаційностійкого покриття на основі карбіду бору |
| title_short | Газофазне осадження кавітаційностійкого покриття на основі карбіду бору |
| title_sort | газофазне осадження кавітаційностійкого покриття на основі карбіду бору |
| topic | газофазне осадження карбід бору кавітаційний знос |
| topic_facet | gas-phase precipitation boron carbide cavitation wear газофазне осадження карбід бору кавітаційний знос газофазное осаждение карбида бора кавитационный износ |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/480 |
| work_keys_str_mv | AT zhuravlovayu gasphasedepositionofcavitationresistantcoatingsbasedonboroncarbide AT shijanav gasphasedepositionofcavitationresistantcoatingsbasedonboroncarbide AT shirokovbm gasphasedepositionofcavitationresistantcoatingsbasedonboroncarbide AT zhuravlovayu gazofaznoeosaždeniekavitacionnostojkogopokrytiânaosnovekarbidabora AT shijanav gazofaznoeosaždeniekavitacionnostojkogopokrytiânaosnovekarbidabora AT shirokovbm gazofaznoeosaždeniekavitacionnostojkogopokrytiânaosnovekarbidabora AT zhuravlovayu gazofazneosadžennâkavítacíjnostíjkogopokrittânaosnovíkarbíduboru AT shijanav gazofazneosadžennâkavítacíjnostíjkogopokrittânaosnovíkarbíduboru AT shirokovbm gazofazneosadžennâkavítacíjnostíjkogopokrittânaosnovíkarbíduboru |