Коррозия металла является важной проблемой для различных технических систем (автомобили, суда, самолеты) и объектов инфраструктуры (мосты, опоры ЛЭП, телевышки), разрушение которых может приводить к значительным убыткам и угрозе для жизни людей, поэтому важной задачей является разработка новых способов борьбы с коррозией.
Доцент кафедры электротехнологической и преобразовательной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юрий Перевалов
Одним из наиболее эффективных методов нанесения антикоррозийных покрытий является термодиффузионное цинкование. С его помощью можно покрыть металлы тонким слоем цинка (не более 150 мкм), который прочно встраивается в структуру материала и значительно повышает стойкость стальных, чугунных изделий в агрессивных средах (холод, влажность, морская вода и др.). Однако технологический процесс довольно сложно контролировать, особенно при покрытии объектов большого объема (требуются крупные емкости с цинком), кроме того, требуется поддерживать условия среды, в которых происходит цинкование (высокая температура, давление и проч.). Эти факторы приводят к удорожанию и значительным временным затратам для производства этих покрытий и материалов.
«Мы разработали «цифровой двойник» установки (т.е. программный аналог реального устройства) для термодиффузионного цинкования, в которой процесс цинкования происходит под воздействием индукционного магнитного поля. Это программное обеспечение позволяет прогнозировать работу данной установки на всех этапах жизненных циклов, при помощи этой технологии цифрового проектирования можно оптимизировать и ускорить процесс создания оборудования. А после запуска установки цифровой двойник поможет оператору точно знать, что происходит внутри реактора, и легко управлять процессом нанесения покрытий», - объясняет доцент кафедры электротехнологической и преобразовательной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юрий Перевалов.
Сейчас ученые приступили к созданию макета установки на основе разработанной «цифровой копии» для отработки действия системы на практике. Предлагаемый вариант технологии позволит покрывать металлические детали и конструкции практически любого размера. Это стало возможным благодаря применению электромагнитного поля в процессе создания покрытий.
Для создания электромагнитного поля с необходимыми характеристиками система будет включать специальный индуктор. Он будет создавать и направлять электромагнитное поле на реактор установки, куда будут подаваться металлические детали (пластины, болты, винты) и смесь для термодиффузионного цинкования. При этом технология применения электромагнитного поля при температуре до 500 градусов позволяет покрывать цинком конструкции практически любых размеров с минимальными затратами энергии и расходом материалов. Процесс управления установкой и поддержания необходимой для цинкования среды будет осуществляться с помощью «цифрового двойника».
«Технология представляет большой интерес для защиты от коррозии крупных металлических конструкций, например, это касается корпусов кораблей, составных частей трубопроводов и газопроводов», - добавляет Юрий Перевалов.
В перспективе исследователи считают, что технология может использоваться не только для нанесения антикоррозийных составов, но и ударопрочных, термостойких и даже противорадиационных покрытий. Цифровой двойник позволит быстро адаптировать установку для работы с различными видами покрытий.
Источник информации и фото: СПбГЭТУ "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)
