Estimation of the probability of collision of heterogeneous particles of composite powders during the formation of coatings by detonation method

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The study presents the results of an assessment of the probability of collision of heterogeneous particles of composite materials when obtaining coatings by detonation on the cumulative lining of perforation systems used in the opening of oil and gas reservoirs. Due to the different properties of the initial metal powders used to produce coatings, the interaction of their particles with each other in the gas-thermal flow can lead to premature chemical reactions, which will lead to a deterioration in the strength properties of the resulting coating. Therefore, a preliminary calculation of the probability of collision of metal powder particles makes it possible to conclude about their quantitative characteristics before obtaining a coating, as well as the possible transition of interacting particles into intermetallic phases, which subsequently affect the adhesion characteristics of the coating.

About the authors

Sergey Yu. Ganigin

Samara State Technical University

Email: ganigin.s.yu@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5778-6516
https://www.mathnet.ru/person38985

Dr. Techn. Sci., Associate Professor; Dean; Faculty of Engineering and Technology

Russian Federation, 443100, Samara, Molodogvardeyskaya st., 244

Maria S. Grechukhina

Samara State Technical University

Author for correspondence.
Email: mariya_grechukhina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7797-3802
https://www.mathnet.ru/person191499

Cand. Techn. Sci.; Senior Researcher; Lab. of Digital Doubles of Materials and Technological Processes of their Processing

Russian Federation, 443100, Samara, Molodogvardeyskaya st., 244

Alexander S. Nechaev

Samara State Technical University

Email: nechaev-as@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0939-8292
https://www.mathnet.ru/person53600

Cand. Techn. Sci.; Associate Professor; Dept. of Radio Engineering Devices

Russian Federation, 443100, Samara, Molodogvardeyskaya st., 244

References

  1. Nenashev M. V., Kalashnikov V. V., Ibatullin I. D., et al Optimization the coating technology of detonation coverages on bases of drilling bits with use of durability power criteria, Izv. of Samara Scientific Center of the RAS, 2010, vol. 12, no. 1, pp. 462–466 (In Russian). EDN: NDXTXD.
  2. Kalashnikov V. V, Demoretsky D. A, Nenashev M. V, et al Detonation method and manufacturing shaped charges with multilayer liners, Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ., Ser. Tehn. Nauki, 2011, no. 3(31), pp. 213–218 (In Russian). EDN: OXTREH.
  3. Patent RU 2744805 C1, A method of applying a reactive composite coating based on Ni-Al / M. V. Nenashev, D. A. Demoretsky, S. Yu. Ganigin, I. V. Nechaev, I. A. Kuznetsov, A. A. Novikov, V. L. Simogin, A. Yu. Murzin, A. G. Popov, A. T. Nurmukhametov, N. S. Aldebenev, M. S. Grechukhina, I. R. Toneev; publ. 15 Mar 2021, 2021 (In Russian). http://www.fips.ru/cdfi/fips.dll/ru?ty=29&docid=2744805. EDN: XVKCSP.
  4. Aly Y., Schoenitz M., Dreizin E. L. Aluminum-metal reactive composites, Combustion Science and Technology, 2011, vol. 183, no. 10, pp. 1107–1132. DOI: https://doi.org/10.1080/00102202.2011.584090.
  5. Shtertser A. A., Ul’yanitskii V. Yu., Rybin D. K. Suspension detonation spraying of ceramic coatings, Combust. Explos. Shock Waves, 2019, vol. 55, no. 4, pp. 483–490. EDN: QNPTKJ. DOI: https://doi.org/10.1134/S0010508219040166.
  6. Ulianitsky V. Yu., Dudina D. V., Shtertser A. A., Smurov I. Computer-controlled detonation spraying: Flexible control of the coating chemistry and microstructure, Metals, 2019, vol. 9, no. 12, 1244. EDN: IRTUWE. DOI: https://doi.org/10.3390/met9121244.
  7. Batraev I. S., Rybin D. K., Ul’yanitskii V. Yu. Detonation parameters of mixtures produced by injecting gaseous components into the barrel of a pulse gas detonation installation, Combust. Explos. Shock Waves, 2021, vol. 57, no. 1, pp. 23–29. EDN: WRRYCP. DOI: https://doi.org/10.1134/S0010508221010032.
  8. Batraev I. S., Prokhorov E. S., Ul’yanitskii V. Yu. Acceleration of dispersed particles by gas detonation productions in an expanding channel, Combust. Explos. Shock Waves, 2021, vol. 57, no. 5, pp. 588–596. EDN: HAFHKB. DOI: https://doi.org/10.1134/S0010508221050087.
  9. Ulianitsky V. Yu., Shtertser A. A., Batraev I. S., Rybin D. K. Fabrication of layered ceramic-metal composites by detonation spraying, Ceramics Intern., 2020, vol. 46, no. 17, pp. 27903–27908. EDN: PAVTPA. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.07.225.
  10. Rybin D. K., Batraev I. S., Dudina D. V., Ukhina A. V., Ulianitsky V. Yu. Deposition of tungsten coatings by detonation spraying, Surf. Coat. Technol., 2021, vol. 409, 126943. EDN: EUTKJS. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.126943.
  11. Ganigin S. Yu., Grechukhina M. S., Nechaev A. S., Murzin A. Yu., Vorontsova V. A. Mathematical prediction of the probability of particle collisions during detonation spraying, Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ., Ser. Fiz.-Mat. Nauki [J. Samara State Tech. Univ., Ser. Phys. Math. Sci.], 2022, vol. 26, no. 4, pp. 789–801 (In Russian). EDN: FPLFZP. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu1975.
  12. Nechaeva I., Nechaev A. Method of assessing the sensitivity of the dust-air mixture to thermal effects caused by electric discharge, In: 2019 XXI International Conference Complex Systems: Control and Modeling Problems (CSCMP), 2019, pp. 553–557. EDN: DMELHU. DOI: https://doi.org/10.1109/CSCMP45713.2019.8976612.
  13. Zenina M. V. Development of powder metallic production to supply initial materials for the mechanical engineering to satisfy needs in the field of additive technologies, Tekhnol. Legkikh Splavov, 2015, no. 3, pp. 32–38 (In Russian). EDN: UQEPYP.
  14. Levi M. Classical Mechanics with Calculus of Variations and Optimal Control: An Intuitive Introduction, Student Mathematical Library, vol. 69. Providence, RI, Amer. Math. Soc., 2014, xx+299 pp.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Schematic diagram of the detonation unit: 1 — fuel; 2 — inert gas; 3 — oxygen; 4 — spark plug; 5 — powder supply dispenser; 6 — the barrel of the detonation cannon; 7 — cumulative cladding; 8 — particle flow

Download (104KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. The scheme of distribution of different-sized particles in the barrel of the detonation unit

Download (111KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Authors; Samara State Technical University (Compilation, Design, and Layout)

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».