Алтайский Краевой Инновационный Банк Данных
Министерство экономического развития Алтайского края
Управление инновационного развития и кластерной политики 
Алтайский Центр
Кластерного Развития
Инновации

Разработка отечественной конструкции пистолета для сверхзвуковой газопорошковой наплавки износостойких покрытий в условиях активной политики импортозамещения

Отношение к критическим технологиям:
Базовые и критические военные, специальные и промышленные технологии


Контактная информация

ФИО пользователя
Щёткин Александр Игоревич


Почтовый адрес
, Попова, 126


ФИО руководителя проекта:
Щёткин Александр Игоревич


Аннотация проекта

Оценка потенциального рынка и спроса на продукцию или услуги, планируемые к производству или оказанию в соответствии с инновационным проектом. Данные об объемах производства подобной продукции или подобных услуг в Алтайском крае, России и мире
В результате выполнения настоящего проекта будет освоено промышленное производство установки для СГП-наплавки порошковых покрытий с последующим патентованием и сертификацией. Кроме этого, будет освоена технология наплавки как в ручном, так и в автоматическом режиме, а также, разработана современная система управления


Назначение продукции или услуг в разрезе потребительских свойств
Настоящий проект посвящен решению проблемы увеличения ресурса отопительных котлов типа КВ-Ф-10-115-НТКС путем создания на внутренних поверхностях форсунок, работающих в условиях высокотемпературного износа, высококачественных жаростойких покрытий. Нанесение покрытий планируется производить с помощью разработанной коллективом авторов технологии газопорошковой наплавки сверхзвуковой струей, обжимаемой специальным соплом, с использованием системы автоматического управления технологическим процессом оригинальной конструкции


Новизна предложения в технологии производства, способах использования
Одним из наиболее прогрессивных и эффективных направлений создания покрытий с заданными свойствами на рабочих поверхностях является нанесение защитных покрытий с использованием концентрированных потоков энергии. Среди различных методов нанесения покрытий в последние годы активно развиваются методы с использованием сверхзвуковых газовых струй, в частности процессы напыления и наплавки порошковых износостойких материалов. Здесь для нанесения покрытий используется струя продуктов сгорания топливовоздушной смеси. В струе частицы распыляемого материала разгоняются до 800 м/с, нагреваясь при этом ниже точки плавления. Основными технологическими преимуществами сверхзвукового газопорошкового метода нанесения защитных покрытий, по сравнению с дозвуковым, являются: • уменьшение расхода горючего и окислительного газов при одинаковом давлении: кислорода - в 1,3…2,0 раза, пропана в 1,3…1,8 раза; • уменьшение длины факела пламени в 3…5 раз; • уменьшение времени нагрева в 1,8…2 раза; • увеличение скорости наплавки в 1,8…2 раза; • уменьшение размеров пятна нагрева и повышение концентрации теплоты в пятне нагрева в 4…5 раз. В мире активно используются зарубежные установки высокоскоростного газопламенного напыления HVOF (High Velocity Oxygen Fuel): Tafa-Praxair (США), Sulzer Metco (Швейцария). Несмотря на очевидные преимущества, основным недостаткам процесса газопламенного напыления являются относительно низкая адгезионная прочность сцепления покрытия с основой, а в среде высоких температур отслоение произойдет гораздо быстрее. Кроме этого недостатки имеет и вышеуказанное оборудование: • высокая стоимость установок (6…8 млн. руб.) и запасных частей; • необходимость использования дорогостоящих мелкодисперсных (10…45 мкм) зарубежных порошковых сплавов; • высокая квалификация персонала для эксплуатации, обслуживания и ремонта; • использование только в заводских условиях. Эти проблемы решаются заменой процесса напыления на процесс создания неразъёмного соединения покрытия с поверхностью детали – наплавку, с использованием отечественного оборудования и расходных материалов. На котлах не может быть использован из-за высоких технологических температур. Однако процесс сверхзвуковой газопорошковой наплавки на мировом рынке технологий существует всего около 15 лет, при этом приоритет и при всей перспективности является малоизученным. Научный результат, предлагаемый для коммерциализации проекта, основывается на более чем тридцатилетнем опыте научных исследований и конструкторско-технологических разработок, накопленных коллективом участников. Сейчас мы располагаем большим объемом теоретических знаний по всем видам сварки материалов, методам нанесения защитных покрытий и диагностики


Описание области применения планируемой продукции или услуг
Эксплуатация различных машин и механизмов зачастую характеризуется высокими механическими и тепловыми нагрузками на их узлы и детали. Помимо этого, сюда могут добавиться воздействия различных, не менее разрушительных, агрессивных сред. Важнейший показатель надежности и долговечности механизма в целом - состояние поверхностного слоя его деталей. Даже сравнительно небольшое повышение стойкости к определенным воздействия, как правило, приводит к колоссальной экономической выгоде. Особо актуальна проблема поверхностного износа в теплоэнергетике, где интенсивному абразивному износу частицами золы и несгоревшего топлива при высоких температурах (более 6500 С), а также окислительному воздействию воздуха с продуктами горения, подвергаются внутренние, труднодоступные части отопительных котлов. Сущность абразивного износа заключается в том, что крупные частицы, обладающие достаточной твёрдостью и остротой граней, при ударах о стенку трубы непрерывно срезают с поверхности микроскопически малые слои металла, постепенно уменьшая в этом месте толщину стенки трубы. Помимо абразивного износа, большой разрушительной силой обладает колебание температур. Вследствие циклического нагрева и охлаждения, рабочая поверхность детали быстро покрывается сеткой трещин, проникающих иногда на значительную глубину и вызывающих потерю размеров и даже разрушение. Способность сопротивляться этому воздействию называется разгаростойкость. Помимо этого, в теплоэнергетике нельзя пренебрегать таким свойством металлов, как жаростойкость – сопротивление окислению поверхностного слоя с последующим отслоением. Все эти негативные процессы неизбежно приводят к выходу из строя отдельных деталей энергетических установок, и создается риск возникновения аварийной ситуации. При этом для ликвидации последствий необходимо остановить процесс сжигания топлива, дать оборудованию остыть, что влечёт за собой простой оборудования, затраты на ремонт (до 40% от стоимости основного оборудования) и прекращение подачи тепла потребителям. Логичным выходом из сложившейся ситуации является изготовление отдельных деталей и узлов отопительных установок из легированных конструкционных сталей. Этот шаг экономически нецелесообразен в виду высокой стоимости материала, а также очень сложного процесса изготовления с технической точки зрения. В настоящий момент единственным правильным, по нашему мнению, выходом из создавшегося положения является создание многофункциональных защитных покрытий на поверхности деталей отопительных котлов, подверженных наиболее сильному поверхностному износу, а именно на форсунках. Основные задачи, которые выполняют защитные покрытия – это защитные основного металла от коррозионного, теплового, абразивного, эрозионного, адгезионного, вибрационного изнашиваний и их комбинаций


Указание конкурентных преимуществ планируемой продукции или услуг
К преимуществам данной аппаратуры следует отнести: • возможность использования отечественных, серийно выпускаемых, более доступных порошковых материалов с размером фракции 40…100 мкм (ПГ-СР3); • мобильность, компактность, простота использования данной аппаратуры, что позволяет производить наплавочные работы в полевых условиях в отличие от сложных стационарных зарубежных установок, использующихся только в заводских условиях; • стоимость разработанной аппаратуры на 1-2 порядка ниже выпускаемого за рубежом сверхзвукового технологического оборудования


Обозначение объема платежеспособного спроса и его географии
В результате успешной реализации наукоемкого проекта, предприятие будет производить элементы отопительных котлов с защитными покрытиями как на собственной производственной базе, так и непосредственно на энергетических комплексах. Главной целью настоящего бизнес-проекта является получение прибыли за счет производства и реализации конкурентоспособной продукции с защитными покрытиями. В процессе реализации проекта будут решены следующие основные задачи: • удовлетворение потребности в предлагаемой продукции; • создание источников получения прибыли. Предварительно проведенные маркетинговые исследования по предлагаемой к реализации наукоемкой продукции свидетельствуют о существовании значительного объема спроса на защитные покрытия, наносимые на детали отопительных котлов - трубы, трубные решетки, колпачки, работающие в условиях высокотемпературного газоабразивного износа. Кроме того, с помощью разработанной технологии газопламенной наплавки сверхзвуковой струей можно наносить покрытия на панели котлов малой мощности модульного типа, трубы пароперегревателей, сопла форсунок и другие изделия, работающие в аналогичных экстремальных условиях. Потенциальными потребителями продукции (непосредственными заказчиками) будут являться специализированные организации, занимающиеся изготовлением отопительных котлов, эксплуатацией, ремонтом и реконструкцией подобного энергетического оборудования. Спрос на данную продукцию стабилен, так как незащищенные элементы котлов быстро выходят из строя, а их останов и ремонт в отопительный период обходится достаточно дорого предприятиям энергетического комплекса. Зона охвата потенциальных потребителей – от Урала до Дальнего Востока и Северо-Западный регион России. В настоящее время ведутся переговоры и подписаны предварительные договоры на поставку предлагаемой продукции. Способ сверхзвукового газотермического напыления в последние 20-25 лет активно применяется для создания покрытий в индустриально развитых странах мира такими фирмами, как Carbon Corp., Browning Engineering, Thermodyne Corp., Perkin-Elmer Corp. (США), UTP Schweissmaterial GmbH (Германия) и др. В России подобное оборудование (с аналогичными характеристиками, но со стоимостью в 10 раз ниже по сравнению с зарубежным) разрабатывают и выпускают НИИ конструкционных материалов и технологических процессов МГТУ им Н.Э.Баумана, ВНИИ ТУВИД «Ремдеталь». Однако все это оборудование предназначено для процессов напыления, которые не обеспечивают требуемого уровня пористости и адгезионной прочности покрытий. Улучшение этих показателей будет достигнуто использованием технологии газопорошковой наплавки сверхзвуковой струей. Для этого необходимо модернизировать ранее изготовленное оборудование, либо создать принципиально новое. Стабильность качества покрытий на всей защищаемой поверхности, особенно на мелких и длинных деталях, будет обеспечена использованием современного комплекса автоматики. В регионе Сибири и Дальнего Востока существуют предприятия, занимающиеся технологиями создания покрытий. Однако никто из них не представил на рынок продукцию с защитными покрытиями, которая бы эффективно работала в условиях высокотемпературного абразивного износа в топливно-энергетическом комплексе. Таким образом, какой-либо серьезной конкурентной борьбы не ожидается


Перечень основных публикаций и публичных выступлений, в которых отражены достигнутые результаты научно-исследовательских работ по проекту
-


Текущая стадия разработки проекта
-


Форма защиты интеллектуальной собственности
В режиме ноу-хау (режим коммерческой тайны)


Информация об охранных документах

-

Финансовые показатели Проекта

Общая стоимость проекта (тыс. рублей)
-


Фактически профинансировано (тыс. руб.)
Всего Капитальные вложения НИОКР Прочие расходы
Федеральный бюджет 0 0 0 0
Краевой бюджет 0 0 0 0
Местный бюджет 0 0 0 0
Собственные бюджет 0 0 0 0
Привлеченные средства 0 0 0 0

Перечень работ, необходимых для доведения проекта до стадии коммерческого использования
Направление расходов Содержание Стоимость (тыс. руб.)
Капитальные вложения
Всего, в том числе 0
НИОКР
Всего, в том числе 0
Прочие расходы
Всего, в том числе 0
ИТОГО: 0

Срок реализации Проекта (месяцев)
-


Срок окупаемости инвестиций (месяцев)
-


Формы сотрудничества

-


Потенциальный промышленный партнер:
-


Информация о прохождении экспертиз

Вид экспертизы Организация, проводившая экспертизу Дата проведения экспертизы
Государственная нет
Экологическая нет
Кредитная нет
Независимая нет

Ключевые слова

-


Графические, презентационные, текстовые и иные материалы к проекту

-