Критической нагрузкой

Точечная коррозия на металлах, как правило, возникает в растворах, содержащих галоидные анионы, из которых наиболее агрессивны СГ и В г"", в то время как F~ точечную коррозию вообще не вызывает, обеспечивая значительное и равномерное растравливание поверхности металла. Точечная коррозия происходит, если,концентрация галоидного иона равна критической концентрации, зависящей от природы металла и некоторых других факторов, или превышает ее. Увеличение концентрации галоидных ионов облегчает питтингообразование.

Небольшое количество цинка в латунях немного замедляет коррозии, однако после достижения определенной критической ; концентрации наступает быстрое тормохение процесса (рис.4,кривая б). •

б) ограниченная растворимость легирующей добавки в a-Ti и существование устойчивой р-фазы после достижения некоторой критической концентрации (V, Nb, Та, Мо);

Часто каталитические свойства металла или сплава зависят от их способности хемосорбировать определенные компоненты среды. Поэтому неудивительно, что переходные металлы обычно являются хорошими катализаторами и что электронные конфигурации в сплавах, благоприятствующие каталитической активности и пассивации, сходны между собой. Например, если палладий, содержащий 0,6 d-электронных вакансий на атом в металлическом состоянии, катодно насыщен водородом, он теряет свою каталитическую активность для opmo-napa-водородной конверсии [59]: d-уровень заполнен электронами растворенного водорода, и металл не может больше хемосорбировать водород. По каталитической эффективности Pd—Au-сплавы аналогичны палладию, пока не достигнут критический состав 60 ат. % Аи. При этом и большем содержании золота сплав становится слабым катализатором. Золото, будучи непереходным металлом, снабжает электронами незаполненный уровень палладия; магнитные измерения подтверждают, что d-уровень заполнен при критической концентрации золота. Результаты исследований каталитического влияния медно-никелевых сплавов различного состава на реакцию 2Н -»• Н2 представлены на рис. 5.17. При 60 ат. % Си и

Критическая концентрация ионов СгО2", NOi, MoC>4~ или WC>4~ составляет от 10~3 до 10~4 моль/кг [8—11]. Концентрация Na2CrO4 10г3 моль/кг эквивалентна 0,016 % или 160 мг/л. Присутствие ионов С1~ и повышение температуры увеличивают как /крит, так и /пас» что в свою очередь ведет к увеличению критической концентрации пассиватора. Например, при 70—90 °С критическая концентрация СЮ2" и NC>2 составляет около 10~2 моль/кг [10, 11]. Если концентрация пассиватора в застойных зонах (например, в резьбовых соединениях труб или в щелях) падает ниже критического значения, то на этих участках потенциал сдвигается в сторону меньших значений (по сравнению с пассивными участками), и они становятся активными. Контакт активных и пассивных участков приводит к еще большему ускорению коррозии (питтинг) на активных участках (активно-пассивный элемент). В связи с этим важно поддерживать концентрацию пассиватора выше кри-

Выше критической концентрации

Ниже критической концентрации

В табл. 16.1 представлена зависимость скорости коррозии мягкой стали от концентрации хроматов и хлоридов и от температуры [25]. Данные в области критической концентрации хромата не очень хорошо воспроизводятся ввиду беспорядочности образования питгингов.

делением водорода. В техническом магнии росту скорости коррозии более всего способствуют примеси железа, никеля и меди, причем железо влияет в наибольшей степени. Воздействие примесей становится заметным лишь выше некоторой критической концентрации, называемой допустимым пределом [34]. Для железа этот предел составляет 0,017 %, а для никеля и меди, соответственно 0,0005 % и 0,1 % (рис. 20.5). Если в металле присутствуют марганец и цинк, то допустимый предел поднимается до более высоких значений. Предполагают, что марганец обволакивает частицы железа, и они перестают выполнять функцию локальных катодов [35]. Помимо этого, действие марганца, видимо, связано с образованием нерастворимого интерметаллического соединения, в состав которого входит железо. Это соединение тяжелее магния и так же, как и в случае алюминия (разд. 20.2), осаждается в виде шлама, уменьшая таким образом содержание железа в металлической отливке.

Критические показатели в теории перколяций, как и в синергетике, обладают свойством универсальности и самоподобия. Универсальность означает, что все критические показатели определяются лишь размерностью пространства, а самоподобие - возможность характеризовать свойства объекта фрактальной размерностью. Поэтому перколяционные кластеры фрактальны, а критические показатели не зависят от выбора модели. Теория перколяций отвечает на вопрос, возможно ли в данной среде протекание, и если да, то с какой скоростью? Для решения подобных задач используется решеточная модель протекания. Она связана с рассмотрением решеток в виде совокупности узлов и связей. Каждый данный узел можно выделить, если пометить его определенным цветом, например, черным. Совокупность связанных друг с другом черных узлов называют черным кластером, концентрация х которых может быть различной. При х=0 черные кластеры отсутствуют, а при х«1 черные кластеры представляют собой совокупность малого количества узлов (одиночные узлы, пары и т.п.). При х=1 все узлы черные: при (1-х)<1в системе имеется бесконечный черный кластер. Таким образом, предполагается наличие критической концентрации хс, при которой возникает фазовый переход, каковым и является образование бесконечного кластера. Параметром порядка при этом является мощность бесконечного кластера р^ или доля узлов, принадлежащих бесконечному

с последующей его адсорбцией на внутренних поверхностях трещины1) [407]. Адсорбированный атомарный водород частично рекомбинируется в молекулы водорода и десорбнруется, а частично растворяется в решетке металла. Этот растворенный водород, согласно наиболее распространенной модели водородного охрупчп-вапия [425], дифундпрует в зону трехосного напряженного состояния, расположенную впереди вершины трещины и вызывает понижение теоретической прочности металла. При накоплении определенной, критической, концентрации водорода образуется сепаратная мнкротрещпна. которая впоследствии сливается с магистральной. Доказательством водородного механизма влияния среды является скачкообразный рост трещин. Поскольку диффузия водорода по границам зерен значительно облегчена, что вызвано повышенной дефектностью их строения, то докритиче-скин рост трещин происходит преимущественно межзеренно. В связи с этим для выяснения механизма влияния коррозионной среды часто привлекаются фрактографнческне исследования. В частности, ме;кзереппын характер распространения трещин в высокопрочных низколегированных конструкционных сталях позволяет рассматривать водородное охрупчиванне как механизм, ответственный за ускорение роста трещины.

В дальнейшем состояние стержня, соответствующее моменту потери устойчивости, будем называть критическим. Оно характеризуется критической формой стержня и критической нагрузкой. В отличие от простейшей задачи потери устойчивости, когда форма стержня (рис. 3.1) или кольца (рис. 3.2) при нагружении остается неизменной до потери устойчивости, может иметь место потеря устойчивости и относительно деформированного состояния стержня (рис. 3.3, 3.4).

Определив критическое значение нагрузки, следует проверить выполнение использованного предположения о малости перемещений и/ точек осевой линии стержня и малости угла поворота 03 связанных осей при нагружении стержня, решив для найденного значения критической нагрузки систему линейных уравнений (1). Если из решения следует, что а/ и §3 малы, то найденное собственное значение краевой задачи является критической нагрузкой, а критическое состояние стержня практически совпадает с его естественным состоянием. Если предположение о малости обобщенных перемещений не выполняется, то надо решать нелинейную систему уравнений равновесия (1), где Хз» и •§зо='б'з» являются неизвестными, с последующим определением критических нагрузок, ф 3.2. Уравнения, характеризующие критическое состояние, совпадают с уравнениями (1) задачи 3.1. Если форма осевой линии стержня в критическом состоянии мало отличается от формы осевой линии стержня в естественном состоянии, то в уравнениях (1) следует положить %з*=1/ро°; Фз»='взо.

Прочность пучка волокон (рис. 26, б) определяется критической нагрузкой, при котброй разрушается достаточное количество волокон, так что оставшиеся волокна не могут больше выдерживать нагрузку. Распределение пределов прочности пучков из / нитей при большом / стремится к нормальному распределению с математическим ожиданием

и имеет статический характер. При этом критическая нагрузка г°, определенная с учетом диссипации, совпадает с критической нагрузкой г" для той

1) Число оборотов верхнего шара 1420 в минуту. Нагрузка меняется ступенями до сваривания шаров. Продолжительность опыта на каждой ступени 10 секунд. Противоза-дирные свойства масел оцениваются критической нагрузкой Рк до перехода к заеданию, нагрузкой Рев до сварки шаров и величиной обобщенного показателя износа ОПИ, характеризующего интенсивность изнашивания при нагрузках, меньших Рсв.

Потеря устойчивости детали происходит при некотором определенном значении действующей на нее нагрузки, которая называется критической нагрузкой. Во многих случаях потеря устойчивости отдельных элементов приводит конструкцию к разрушению. Поэтому для указанных деталей, в частности для сжатых стержней, помимо расчета на прочность необходима проверка на устойчивость.

Проведенные исследования такого типа циклона показали, что предельная нагрузка циклона двойной сепарации пара лимитируется критической нагрузкой I ступени при подъемной осевой скорости пара ш"0 = 5 м/с и давлении р = = 13 кгс/см2, когда влажность пара

является и для нее наименьшей критической нагрузкой.

Переход от пузырькового кипения к пленочному происходит при определенном тепловом потоке, называемом первой критической нагрузкой. Тепловой поток, при котором пленочное кипение переходит в пузырьковое, называется второй критической нагрузкой.

Совместный учет вязкоупругих и пластических деформаций вызывает дополнительные трудности. Укажем один из способов преодоления этих трудностей [23]. Квазистатический процесс нагружения разбивается на два этапа, происходящих в обобщенном времени т: этап нагружения системы по заданной истории и этап ползучести во времени после остановки процесса нагружения. Считают, что на первом этапе ползучесть проявиться не успевает, и за параметр прослеживания процесса принимают параметр внешней нагрузки т=_р. На втором этапе за параметр прослеживания процесса принимают время t. Если ползучесть материала ограниченная, то правомерна постановка задачи устойчивости на неограниченном интервале времени. Соответствующий предел устойчивости называют также длительной критической нагрузкой. Если материал обладает неограниченной ползучестью, то постановка задачи об устойчивости на неограниченном интервале времени не имеет смысла и всякий процесс выпучивания является неустойчивым. Критическое значение времени U определяют при этом из условия

ется критической нагрузкой. Таким образом, критическая нагрузка равна по величине силе Ра, при которой выполняется условие