Opis projektu


Celem projektu jest opracowanie nowych materiałów otrzymywanych metodą platerowania (łączenia) wybuchowego, które znajdą zastosowanie w różnego rodzaju elementach infrastruktury geotermalnej np. w zbiornikach i rurociągach. Platerowanie wybuchowe jest jedną z najnowocześniejszych metod wytwarzania powłok ochronnych. Ta nowatorska technika pozwala na uzyskanie materiałów o unikalnych właściwościach wytrzymałościowych jak i odpornych na degradację. Materiały połączone wybuchem cechuje synergia unikalnych właściwości nanomateriałów, materiałów nierównowagowych oraz materiałów wielowarstwowych. Oryginalność projektu polega na próbie dostosowania podłoża oraz materiałów nakładanych do prac w warunkach środowiska wód geotermalnych z jednoczesnym uwzględnieniem powstających stref przejściowych i międzywarstw. Występujące w złączu strefy przejściowe oraz międzywarstwy stanowić będą barierę dyfuzyjną dla wodoru, który stanowi jeden z głównych czynników powodujących szybką degradację elementów konstrukcyjnych. Badania zmęczeniowe prowadzone na różnego rodzaju stalach eksploatowanych w warunkach pracy w Islandzkich instalacjach geotermalnych wykazały, że spadek parametrów wytrzymałościowych oraz skrócony czas życia instalacji można przypisać występowaniu w tych stalach korozji naprężeniowej oraz kruchości wodorowej.

Projekt zakłada wykonanie szczegółowych badań właściwości mechanicznych, badań mikrostrukturalnych i mikroanalitycznych złącz otrzymanych metodą wybuchową. Badania te pozwolą na dobranie optymalnych parametrów łączenia wybuchowego niezbędnych do wytworzenia trwałych i wytrzymałych mechanicznie złącz, które zostaną użyte w instalacjach geotermalnych.

Współpraca nauka - przemysł
Realizacja niniejszego projektu pozwoli rozwinąć szerszą współpracę pomiędzy przemysłem a środowiskiem akademickim. Pozwoli zwiększyć konkurencyjność europejskiej firmy zajmującej się technologią nakładania powłok poprzez łączenie wybuchowe oraz umożliwi wzmocnienie jej pozycji na rynkach pozaeuropejskich.

Planowany efekt
Skuteczna realizacja projektu przyczyni się do bardziej zaawansowanego zastosowania wyrobów metalowych z zmodyfikowanymi właściwościami i zmodyfikowaną strukturą powierzchniową w branżach przemysłowych, w których korozja (szczególnie korozja wodorowa i korozja naprężeniowa) są głównymi przyczynami zmniejszenia żywotności elementów konstrukcyjnych.
 

Opis zadań

Zadanie 1 - Rozwój technologii zgrzewania wybuchowego dla produkcji innowacyjnych powłok ochronnych.

Cel zadania:

  • Opracowanie technologii platerowania wybuchowego nowych bimetali i / lub kompozytów metalicznych z międzywarstwą (międzywarstwami) technologiczną. 
  • Opracowanie parametrów technologicznych wybuchowego zgrzewania, tj. geometrii układów oraz dobranie materiałów wybuchowych o oczekiwanych właściwościach takich, jak prędkość detonacji i masa jednostkowa ładunku.

Planowane rezultaty realizacji zadania:

  1. Zestaw płyt próbnych zaplanowanych do testów i doboru gatunków i grubości warstw przeznaczonych do optymalizacji parametrów zgrzewania wybuchowego, w tym doboru mieszanin MW.
  2. Wyniki badań w postaci zestawień rezultatów pomiarów prędkości detonacji skojarzonych z wynikami testów nieniszczących, niszczących oraz badań mikrostruktury za pomocą mikroskopii świetlnej i skaningowej złącza i strefy przyzłączowej.
  3. Zestaw płyt testowych wytworzonych dla układów ściśle zaprojektowanych w oparciu o wyniki pierwszego etapu zadania. Wyniki badań nieniszczących, niszczących i strukturalnych oraz pomiary twardości (mikrotwardości) na przekroju złącza, a także rozkładu pierwiastków w międzywarstwie i strefie przyzłączowej. Płyty poddane obróbce cieplnej technologicznej i symulującej rzeczywiste obciążenia eksploatacyjne.
  4. Zestaw pełnoformatowych (półprzemysłowych) platerowanych płyt próbnych o wymiarach gabarytowych minimalnych 1000 x 2000 mm i zaprojektowanych grubościach, po przeprowadzeniu na nich kompletu badań jakościowych.
  5. Opracowana technologia zgrzewania wybuchowego zaprojektowanych układów materiałów wielowarstwowych odpornych na korozję w tym korozję wodorową i naprężeniową.

Kamienie milowe:

  1. Wytworzenie złącz metodą wybuchową przy różnych parametrach wybuchu, pozwalających na otrzymanie stref przejściowych oraz międzywarstw w złączu.
  2. Wytworzenie zoptymalizowanych materiałów platerowanych.

 

Zadanie 2 - Ocena odporności korozyjnej innowacyjnych złączy platerowanych.

Cel zadania:

  • Otrzymane metodą wybuchową złącza poddane zostaną próbom korozyjnym w środowiskach symulujących rzeczywiste warunki panujące w studniach geotermalnych.
  • Badanie procesów korozyjnych zachodzących z udziałem środowisk występujących w infrastrukturze geotermalnej, w tym o dużej koncentracji wodoru.

Planowane rezultaty realizacji zadania:

  1. Głównym rezultatem tego zadania będzie informacja zwrotna przekazana do zadania nr 1 na podstawie poszerzonej wiedzy o zachowaniu się wytworzonych platerów w warunkach korozji wodorowej i naprężeniowej.
  2. Wyniki badań złącz platerowanych wybuchowo pozwolą na dokładniejsze poznanie procesów prowadzących do degradacji ich właściwości użytkowych w warunkach nawodorowania.
  3. Określony zostanie wpływ stref przejściowych oraz międzywarstw na destrukcyjne działanie wodoru.

Kamienie milowe:

  1. Raport z wyników badań dla materiałów łączonych wybuchowo po przyspieszonych procesach korozyjnych w środowiskach wodnych, o podwyższonej temperaturze i dużej koncentracji wodoru.
  2. Ocena wpływu wodoru na strefy przejściowe oraz międzywarstwy w złączu i opis towarzyszących testom laboratoryjnym zjawisk korozyjnych.

 

Zadanie 3 - Charakteryzacja mikrostruktury i właściwości innowacyjnych materiałów platerowanych.

Cel zadania:

  • Przeprowadzanie badań mikrostrukturalnych i mikroanalitycznych otrzymanych złączy przed i po prowadzonych procesach korozyjnych oraz nasycania wodorem katodowym oraz ekspozycji próbek platerów w studniach geotermalnych.
  • Określenie specyficznej mikrostruktury oraz właściwości złączy w tym lokalnych stref przejściowych i międzywarstw otrzymywanych metodą platerowania wybuchowego.
  • Sprawdzenie czy odporność na degradację wodorową złączy otrzymanych metodą wybuchową w dominujący sposób zależy od składu chemicznego i mikrostruktury łączonych materiałów, czy też parametrów i zabiegów technologicznych zastosowanych do wytworzenia złączy.

Planowane rezultaty realizacji zadania:

  1. Określenie poprzez wyniki szczegółowych obserwacji mikroskopowych m.in. stopnia zdefektowania mikrostruktury, objawiającej się wzrostem gęstości dyslokacji oraz określenie charakteru pojawiających się uszkodzeń mikrostruktury (np. szczeliny, pęknięcia, mikropęknięcia, pęcherze wodorowe).
  2. Dokładne ustalenie składu chemicznego badanych obszarów w wyniku przeprowadzonych badań mikroanalitycznych.
  3. Określenie wpływu składu chemicznego materiału podłoża i plateru na degradację stref przejściowych spowodowaną oddziaływaniem wodoru na podstawie wyników badań mikrostrukturalnych i metalograficznych.

Kamienie milowe:

  1. Szczegółowa ocena zmian mikrostrukturalnych materiałów platerowanych, poddanych działaniu środowiska korozyjnego.
  2. Dobór materiału o najlepszych parametrach wytrzymałościowych i najwyższej odporności korozyjnej do pracy w środowisku wód geotermalnych

 

Zadanie 4 - Zarządzanie projektem oraz rozpowszechnianie i wykorzystanie wyników badań.

 

 


„Projekt pt. „Nowe, odporne korozyjnie materiały wytworzone metodą wybuchową dla zastosowań w instalacjach geotermalnych” - ExploGuard
jest dofinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju zgodnie z umową nr M-ERA.NET/2013/01/2015 z dn. 29.01.2015 r.
w ramach Programu M-ERA.NET”.

123

Logowanie