Спосіб електронно-променевого очищення внутрішньої та/або зовнішньої поверхні труб

Реферат: Спосіб очищення внутрішньої та/або зовнішньої поверхні труб включає обробку циліндричної поверхні труб та передбачає видалення забруднень та модифікацію поверхні труб висококонцентрованим джерелом енергії, у вакуумі, при подачі робочого інертного газу. Як висококонцентроване джерело енергії використовують електронну газорозрядну гармату з 5 2 поверхневою питомою потужністю до 10 Вт/см , яка інжектує конічні та кільцевидні суцільні або багатопроменеві електронні пучки. UA 84917 U (12) UA 84917 U UA 84917 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів термічної обробки, зокрема до обробки виробів висококонцентрованими джерелами енергії у вакуумі, та може бути використана для очищення внутрішньої та/або зовнішньої поверхні труб від забруднень та мастила та підготовки поверхні перед нанесенням покриттів. Відомий спосіб очистки поверхні труб від полімерного покриття (патент РФ 2139152, МПК 6 В08В 7/04, опубл. 10.10.1999 р.), за яким очищення включає нагрів поверхні труби, механічний вплив та наступне очищення електродуговими розрядами при атмосферному тиску в середовищі захисного, відновлювального або захисно-відновлювального газу, а потім у вакуумі в режимі зростаючої вольт-амперної характеристики, причому електродугові розряди пересувають по поверхні виробу механічно та/або магнітними полями. Недоліком є складність цього методу, його багатостадійність та недостатній ступінь очищення поверхні, його енерговитратність. Відомі спосіб та пристрій для плазмового коаксіального магнетронного очищення внутрішньої поверхні труб (патент США US 6767 436 В2, МПК 7 С23С 14/34, опубл. 27.07.2004 р.) у вакуумній камері. Цей спосіб передбачає нанесення тонкого шару покриття після очищення. Недоліком цього способу є складність пристрою та коштовність обробки. Відомі спосіб та пристрій для плазмового магнетронного нанесення покриттів очищення внутрішньої поверхні труб (патент США US 8 273 222 В2, С23С 14/00, опубл. 25.09.2012 p.). Але очищення за цим способом є частиною процесу нанесення покриттів, та для очищення поверхні труб без нанесення покриттів його використання недоцільне. Відомий спосіб, який реалізується на пристрої плазмової очистки циліндричних поверхонь за місцем (патент США US 7320331 B1 C23C 14/34, опубл. 22.01.2008 р.), при якому у процесі очищення використовується плазма, що генерується по місцю за допомогою пристрою плазмової очистки циліндричних поверхонь мішені та підшару одночасно або роздільно. Недоліками цього пристрою є використання магнітного поля, дорогого магнетронного обладнання, складність пристрою для очищення, складність регулювання параметрів процесу для досягнення оптимального ступеня очищення, низький КПД, неможливість отримання високої концентрації енергії з-за переходу в електродуговий розряд. Найбільш близьким по результату, що досягається, та технічній суті до заявленого технічного рішення (прототипом), є спосіб плазмово-хімічного осадження з газової фази на внутрішню поверхню пустотілого виробу (патент РФ 2446230, МПК С23С 16/22, опубл. 27.03.2012). Спосіб використовується для нанесення або видалення матеріалу з внутрішньої поверхні пустотілого виробу, в особливості виготовленого з неметалевого матеріалу, що має протягненість у довжину та один отвір. За цим способом у вакуумну камеру встановлюють пустотілий виріб. Герметизація вакуумної камери здійснюється до тиску 0,001-20 Па. У пустотілий виріб вводять газову трубку з кінцевим газовим соплом. У вакуумній камері розташований високочастотний електрод. При створенні високочастотного електричного поля на ВЧ - електроді на кінцівці газової трубки запалюється плазма низького тиску. Одразу ж після подавання робочого інертного газу у камеру при запалюванні плазми утворюється іонізований газ, який містить значну частину вільних носіїв заряду, що швидко рухаються - іонів та електронів. В середовищі плазми низького тиску електрони мають такі високі енергії, що при зіткненні з нього імпульс передається на частини забруднень (субстрат), та його поверхня розпилюється та видаляється. Проте цей спосіб має недоліки. Спосіб видалення забруднень за прототипом має дуже низький ККД (для процесу генерації плазми) ~ 5-10 %. Він призначений здебільшого для неметалевих виробів. Перед видаленням забруднень пустотілий виріб необхідно закрити з однієї сторони кришкою, для утримання плазми всередині. Крім цього, оскільки плазму можна запалювати і утримувати тільки всередині закритого пустотілого виробу, за цим способом неможливо обробляти зовнішню поверхню пустотілого виробу. Технічним результатом корисної моделі, що пропонується, є очищення внутрішньої та/або зовнішньої циліндричної поверхні при використані енергії електронного пучка для подальшого нанесення покриттів та підвищення якості очищення робочої поверхні труби. Вказаний технічний результат досягається тим, що як очищаючу субстанцію використовують потік електронів, генерований газорозрядною електронною гарматою на основі ВТР. Велика швидкість нагрівання потоком електронів з керованою питомою потужністю та швидкого відводу тепла сприяє якісному та швидкому очищенню за рахунок випаровування забруднень внутрішньої та/або зовнішньої поверхні труби. Застосування способу, що пропонується, дозволяє підвищити ККД процесу очищення до 80 % та більше, обробляти як внутрішню та і зовнішню поверхню труби, забезпечити плавне регулювання параметрів очищення, досягнути економії енерговитрат, при низькій вартості 1 UA 84917 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 обладнання і екологічній чистоті процесу. Перевагами способу очищення, що пропонується, є високий коефіцієнт корисної дії процесу (ККД≥80 %), висока поверхнева питома потужність, високі швидкості видалення забруднень в зоні дії електронного пучка, можливість точного дозування енергії в просторі і часі, пристосованість параметрів обробки до конкретного виробу порівняно з плазмовою обробкою, яка не піддається точному керуванню та має дуже низький ККД. Суть пропонованої корисної моделі способу очищення внутрішньої та/або зовнішньої поверхні труби полягає в спрямованому впливі високоенергетичного потоку електронів газорозрядної електронної гармати, яка має вузол переміщення та центрування, регулюванні потужності випромінювання для оптимального очищення та/або оплавлення поверхні труби. Очищення здійснюють шляхом дії електронного пучка у формі конуса або кільця; скануванням електронного пучка по поверхні труби, у ході поступального руху пристрою або труби, в результаті чого оброблюється вся внутрішня або зовнішня поверхня труби. При обробці електронним струменем, що формується газорозрядною гарматою, поверхневий шар металу та забруднень випаровується та видаляється відкачуваною системою за рахунок подачі потоку газу. В результаті досягається вирівнювання неоднорідностей поверхні, та відбувається також оплавлення та обезгажування поверхневого шару виробу. Спосіб реалізується за допомогою пристрою, що складається з вузла очищення, в який входить електронна газорозрядна гармата, що створює електронний конусний та кільцевий пучок суцільний або багатопроменевий, система переміщення та центрування та блок електропостачання гармати. Спосіб дозволяє модифікувати або знімати шар з поверхні, очищення ведеться у вакуумі з ККД≥80 %. Газорозрядна електронна гармата на основі високовольтного тліючого розряду (ВТР) може працювати умовах низького вакууму Р