 |
Изменение механических свойств под действием эксплуатационных факторов
|
|
|
|
Деградацией механических свойств конструкционных сталей называется процесс изменения под воздействием эксплуатационных факторов его контролируемой механической характеристики по сравнению с аналогичной характеристикой, имеющейся в проектно-конс-трукторской документации на момент изготовления, монтажа и пуска в эксплуатацию конструкции.
В настоящей работе возможности аттестации качества стали и определению степени ее деградации под воздействием эксплуатационных факторов способами, допускающими отказ от дорогостоящего ремонта, будет уделяться особое внимание.
В ряде нормативных документов, например [3, 4], предлагается оценивать степень охрупчивания стали под воздействием эксплуатационных факторов, По сути эти методы при наличии банка данных по исходным свойствам металла (записи категории стали в паспорте на оборудование) позволяют установить значение критической температуры хрупкости на момент эксплуатации. В этом случае критическая температура хрупкости Тк3 на момент обследования определяется по выражению.
Старение резины — снижение ее свойств (прочности, эластичности, электрического сопротивления и др.) под воздействием эксплуатационных факторов (тепла, холода, света, воздуха, кислорода, механического нагружения и др.). Испытание на старение обычно сводится к определению соответствующих свойств испытуемой резины (A\) до воздействия каким-либо фактором (факторами) и после испытания (.42) и установлению коэффициента старения.
Старение резины — снижение ее свойств (прочности, эластичности, электрического сопротивления и др.) под воздействием эксплуатационных факторов (тепла, холода, света, воздуха, кислорода, механического нагружения и др.). Испытание на старение обычно сводится к определению соответствующих свойств испытуемой резины (А\) до воздействия каким-либо фактором (факторами) и после испытания (.42) и установлению коэффициента старения.
|
|
|
В последнее время [94] отчетливо осознается необходимость учета изменения механических свойств материалов под воздействием эксплуатационных факторов. Катастрофические случаи разрушения газопроводов с антикоррозионными покрытиями, защищаемые от коррозии станциями катодной защиты, указывают на существенную роль структуры сталей и окружающей среды в развитии стресс-коррозии.
Старение резины. Способность резины противостоять снижению ее свойств (прочности, эластичности, сплошности и др.) под воздействием эксплуатационных факторов (тепла, холода, света, механического нагружения и др.). Сопротивляемость резины старению определяют раздельно по отдельным факторам, или совокупности некоторых. Определение старения обычно сводится к измерению соответствующих свойств резины до воздействия каким-либо фактором и после и установления коэффициента старения.[1, С.242]
Однако в последнее время внимание к твердости резко возросло в связи с использованием этой характеристики для оценки степени деградации и повреждаемости материала под воздействием эксплуатационных факторов. Твердость - это способность материала сопротивляться внедрению в него другого более твердого тела. Для определения твердости используют статические (Бринелля, Виккер-са, Роквелла, микротвердости), динамические (Шора, Польди и др.) и кинетические методы.
Исследование ростовых дефектов, возникающих при получении покрытий и диффузионных слоев, необходимо по крайней мере по двум причинам. Во-первых, для создания методов получения покрытий, направленных ла ликвидацию нежелательных дефектов и на усиление дефектности требуемого вида. Во-вторых, знание природы ростовых дефектов позволит перейти к выделению и исследованию эксплуатационных дефектов, т.е. к изучению генезиса системы подложка—покрытие (диффузионный слой) под воздействием эксплуатационных факторов: температуры, взаимодействия со средой, взаимодействия с полями излучения. Это огромная область материаловедения, которая в части взаимодействий с полями излучений только начинает развиваться.
|
|
|
Техническое состояние металлоконструкций оценивается по результатам анализа технической документации, оперативной (функциональной) диагностики и экспертного технического обследования элементов металлоконструкций. Достоверное экспертное техническое диагностирование технического состояния и остаточного ресурса металлоконструкций возможно: 1) при надежных методах и средствах диагностического выявления и контроля коррозионных повреждений (язв, щелей и т.д.), трещин и иных дефектов в элементах металлоконструкций; 2) диагностирования напряженно-деформированного состояния элементов конструкций в наиболее опасных его зонах (участках); 3) диагностического определения (оценки) степени деградации механических свойств металла под воздействием эксплуатационных факторов.
Суспензионное литьё
Благодаря усилиям С. С. Затуловского с сотрудниками довольно успешно развивается так называемое суспензионное литье или разливка стали. Речь идет о литье и разливке с вводом в расплав довольно мелких стальных шариков, своего рода дроби. Нельзя признать удачным это название, ибо, когда говорят суспензия, ясно представляют себе нечто густое, вроде, например, сметаны. В действительности, какая же это суспензия, если масса вводимых в жидкую сталь шариков (дроби) не превышает 5 % массы будущего слитка или отливки?
Шарики (дробь), попадая в жидкую сталь, ведут себя как внутренние холодильники. Каждый шарик, отнимая у расплава избыточное тепло (принято говорить об этом как о снятии перегрева), играет роль центра кристаллизации металла. Один, отдельно взятый, шарик не делает погоды. Его воздействия на структуру стали даже не обнаружишь. Но если взять их совокупность, т. е. тысячи и тысячи штук, то эффект измельчения структуры проявится непременно.
|
|
|
Легко подсчитать, сколько этих шариков попадает в слиток. Возьмем 20-тонный листовой слиток. 5 °1о этой массы составляет 1 т. Принимаем, что в 1 мл жидкой стали содержится по крайней мере 100 шариков. Тогда в слиток будет введено более 12-Ю6 шариков. Значит, в слитке могут появиться 12 млн. новых дополнительных центров кристаллизации.
Расчет этот, разумеется, приближенный. Он основан на предположении, что шарики распределены равномерно по всему телу слитка и (или) отливки так, что в каждой его точке, в каждом миллилитре сидит равное количество шариков-микрохолодильников. Видимо, разливка (литье) с микрохолодильниками в большей мере соответствует существу этой интересной технологии, чем термин суспензионное литье.
Сварка взрывом
Было замечено, что при взрывах разлетающиеся куски металла, ударяясь об окружающие металлоконструкции, иногда прочно привариваются к ним. Проведенные исследования позволили создать промышленно пригодный способ сварки взрывом. Сущность его состоит в том, что привариваемая или ударяющая деталь с большой скоростью бросается к ударяемой детали. Скорость движения ударяющей детали должна к моменту соударения достигать нескольких сотен метров в секунду, приближаясь к скорости снаряда огнестрельного оружия. В зоне соударения металл соединяемых деталей течет подобно жидкости и сливается в одно целое, образуя монолитное соединение.
Ударяющая деталь бросается зарядом взрывчатого вещества, вес которого составляет 10-20% веса детали.
Ударяемая неподвижная деталь может иметь любую массу; при недостаточности массы детали ее укладывают на массивное основание, - увеличение массы ударяемой детали улучшает использование энергии взрыва. Одни из наиболее известных применений сварки взрывом - изготовление биметаллических заготовок (см рис.).
Основную ударяемую плиту 1 для увеличения массы укладывают на опорный фундамент 3. Ударяющий лист металла 2 располагают под углом а = 3 - 10 гр к поверхности плиты 1. По Верхней поверхности листа 2 равномерным слоем распределяют взрывчатку 4, в качестве которой в разных случаях используют аммонал, тол, гексоген и т. п. На нижнем крае листа 2 располагают детонатор 5. Взрыв распространяется в направлении стрелки и происходит как бы выстрел листом 2 в плиту 1. Сначала ударяется и приваривается к плите 1 нижний край листа 2, затем зона соударения и сварки перемещается вправо и лист 2 всей поверхностью приваривается к плите 1. Граница между соединенными деталями на микрошлифах имеет характерный вид волнистой линии. Таким способом могут быть соединены разнородные металлы, например к плите углеродистой стали может быть присоединен лист нержавеющей стали, никеля, титана, меди, алюминия и т. д.
|
|
|
Полученную взрывом заготовку затем прокатывают в листовой биметалл. Поверхность соединяемых взрывом деталей может достигать нескольких квадратных метров.
Вторым примером использования сварки взрывом могут служить стыки соединяемых труб.
Применяется телескопический или нахлесточный стык (см рис.), где 1 и 2 - соединяемые трубы, 3 - взрывчатка, 4 - детонатор. Взрывчатка располагается по стыку кольцеобразной полосой. Для устранения смятия труб при взрыве может быть применен достаточно прочный сердечник (не показан на рисунке). Применение сварки взрывом, конечно, требует строгого соблюдения правил техники безопасности и хранения взрывчатки. Сварка взрывом достаточно удобна для изготовления отдельных изделий сравнительно простой формы; регулирование процесса сварки возможно лишь приблизительное, так как результат зависит от плотности взрывчатки, равномерности ее размещения и прочих параметров, поддающихся лишь приблизительному регулированию. Для серийного и массового производства небольших деталей иногда более удобным может оказаться способ магнитно-импульсной сварки, во многом подобной сварке взрывом. Например, для магнитно-импульсной сварки стыка труб (см рис.) на стык вместо кольцевой полосы взрывчатки надевают соленоид из нескольких витков, и через него подается мощный импульс электрического тока от батареи электрических конденсаторов; возникновение кратковременного магнитного потока высокой плотности производит действие, аналогичное взрыву, - трубы прочно свари-ваются, причем они могут быть из разнородных металлов, например алюминия и меди. Магнитно-импульсная сварка допускает точное регулирование и удобна для массового изготовления однотипных изделий небольших размеров.
|
|
|
