Предложенная исследователями ЛЭТИ «цифровая копия» войдет в основу создания энергоэффективной установки для нанесения защитного покрытия на металлические конструкции любых размеров с применением сильных электромагнитных полей.

Коррозия металла является важной проблемой для различных технических систем (автомобили, суда, самолеты) и объектов инфраструктуры (мосты, опоры ЛЭП, телевышки). Их разрушение может привести к значительным убыткам и угрозе для жизни людей, поэтому важной задачей является разработка новых способов борьбы с коррозией.

Одним из наиболее эффективных методов нанесения антикоррозийных покрытий является термодиффузионное цинкование. С его помощью можно покрыть металл 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 другие). Однако технологический процесс довольно сложно контролировать, особенно при покрытии объектов большого объема (требуются крупные емкости с цинком). Помимо этого, требуется поддерживать условия среды, в которых происходит цинкование, такие как высокая температура и давление. 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. После запуска установки цифровой двойник поможет оператору точно узнать, что происходит внутри реактора, и легко управлять процессом нанесения покрытий», – объясняет доцент кафедры электротехнологической и преобразовательной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юрий Юрьевич 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 ℃ 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 – корпусов кораблей, составных частей трубопроводов и газопроводов», – добавляет Юрий Юрьевич Перевалов.

Исследователи считают, что в перспективе 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.