Непровары несплавления

Нуссельт и авторы большинства более поздних работ определяли касательное напряжение так же, как и для сухой непроницаемой поверхности. Для расчета те при конденсации быстродвижущегося пара в [6.14] используются балансовые соотношения импульсов. Авторы работы [6.22] по результатам экспериментального определения ЛР при конденсации в щелевом канале рекомендуют эмпирическую формулу для расчета коэффициента трения в виде

Прежде чем перейти к анализу механизма блокирования и отражения тепла, целесообразно остановиться на основных закономерностях конвективного теплообмена на неразрушающейся и непроницаемой поверхности в высокотемпературном химически активном газовом потоке. Попутно будет кратко описана газодинамика течения около затупленного тела при больших скоростях набегающего потока Ус».

В общем случае под q'0 понимается суммарный тепловой поток к непроницаемой поверхности, имеющей температуру Гр:

Рис. 4-12. Характер изменения профилей скорости (а) и температуры (б) в пограничном слое на поверхности тела, через которую вдувается газообразный охладитель, по сравнению со случаем непроницаемой поверхности.

Некоторые чисто качественные соображения указывают на то, что с помощью приведенной линейной формулы можно также учитывать и различие физических свойств охладителя и набегающего газового потока. Действительно, как показано в гл. 2, на интенсивность теплообмена на непроницаемой поверхности q0 влияют следующие физические параметры газа: теплоемкость ср, теплопроводность Я, плотность р, коэффициент диффузии Di2 и вязкость (а. Согласно молекулярно-кинетической теории у идеальных газов при постоянных давлении ре и температуре Те все упомянутые характеристики представляют собой функции одной физической величины — молекулярной массы:

Коэффициент массообмена из аналогии процессов массо- и теплообмена определен в гл. 2 как отношение диффузионного потока массы данной компоненты /ь к разности ее концентраций в пограничном слое (сь,е—Ck,w)- Там же было выведено соотношение, связывающее коэффициенты массо- и теплообмена на непроницаемой поверхности:

Рассмотрим теперь влияние вдува на изменение поверхностного трения TW/TO, где TO — трение на непроницаемой поверхности.

Снижение конвективного теплового потока при вдуве газообразных продуктов с разрушающейся поверхности является важнейшей принципиальной особенностью данного способа тепловой защиты, определяющей ее преимущества перед другими методами. Как было установлено в гл. 4, разность между тепловыми потоками к непроницаемой поверхности и к поверхности с расходом массы через нее [уравнение (4-12)] в первом приближении равна:

При анализе теплообмена в многокомпонентном ламинарном пограничном слое диссоциированного воздуха на непроницаемой поверхности (гл. 2) было показано, что хорошее совпадение с точным численным расчетом дает модель бинарной смеси. Разрушение теплозащитного материала, в частности графита, существенно усложняет картину течения, поскольку теперь в смеси присутствуют три компоненты или более с отличающимися свойствами, имеющие встречные направления диффузии. Более того, вопрос о замороженное™ или равновесности физических свойств в потоке также требует дополнительного анализа, поскольку продукты разрушения, проникая в пограничный слой, могут претерпевать многочисленные химические превращения.

приблизительно равны по величине, но имеют разные знаки. Поэтому фактически определяющую роль играют два других слагаемых теплового баланса: подведенный тепловой поток к непроницаемой поверхности q0= (а/ср)о(/е — /w) и излучение поверхности гаТ^ . В силу этого температура разрушающейся поверхности оказывается близкой к равновесному значению. К тому же в диффузионном режиме окисления температура поверхности не определяет скорость разрушения, и поэтому точность ее определения может быть относительно низкой.

При Gw>Gw} начинается двукратная диссоциация молекул стекла, при этом отношение />3ю/Рзю2 превышает 104. В этом случае уравнение (9-29) существенно упрощается: при всех реальных значениях отношения давления ре к коэффициенту теплообмена на непроницаемой поверхности (а/ср)о вторым слагаемым в знаменателе можно пренебречь. Тогда зависимость скорости уноса массы от температуры поверхности становится явной:

При изготовлении сварного оборудования возможны дефекты различного происхождения: несоответствие конструктивных элементов шва требованиям ГОСТов и других нормативных документов; наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, наружные трещины шва и околошовной зоны, непровары, несплавления, перегрев металла шва, дефекты структуры шва и зоны термического влияния, внутренние трещины, газовые поры, шлаковые включения.

Концентраторами в первую очередь являются участки с резким изменением сечения элементов (сварные соединения, неплавное изменение размеров конструктивных элементов, места примыкания штуцеров и накладок, ребер жесткости и др.). Часто концентрация напряжений имеет место в сварных соединениях: непровары, несплавления по кромкам, подрезы кромок, наплавы, шлаковые включения, поры, прожоги, незаделанные кратеры и др.

При изготовлении сварного оборудования возможны дефекты различной природы: несоответствие конструктивных элементов шва требованиям ГОСТов и других нормативных документов, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, наружные трещины шва и околошовной зоны, непровары, несплавления, перегрев металла шва, дефекты структуры шва и зоны термического влияния, внутренние трещины, газовые поры, шлаковые включения [62].

Дефекты соединения материалов. Неразъемные соединения материалов выполняют сваркой, пайкой, склейкой, клепкой. Все способы сварки разделяют на две группы: сварку плавлением и давлением. Для сварки плавлением свойственны некоторые дефекты, характерные для литого металла: усадочная раковина, поры (иногда поры располагаются цепочками, группами), включения (шлаковые, флюсовые, оксидные, сульфидные, металлические). К специфическим дефектам относят поры, шлаковые включения, непровары, несплавления и трещины.

К внутренним дефектам относят поры, твердые включения шлака, а также инородного металла, непровары, несплавления, внутренние трещины различного рода. К на-ружньии— дефекты, вышедшие на поверхность швов — газовые поры, свищи, трещины и подрезы (рис. 1.3). К последним также относят прожоги, незаваренные кратеры и т. д.

По классификации Международного института сварки, принятой в 1973 году, непровары, несплавления и т. п. можно отнести к плоскостным дефектам. Именно так они сгруппированы в настоящее время в ряде нормативных документов, касающихся методик и приборных средств поиска дефектов при контроле качества сварки. Влиянию плоскостных дефектов на несущую способность сварных соединений посвящено большое количество работ, авторами которых являются известные ученые Г. А. Николаев, В. А. Винокуров, С. А. Куркин, И. И. Макаров, С. В. Румянцев, Г. В. Жемчужников, В. С. Гиренко и др. /15-18/. В этих и последующих работах многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в условиях статического нагружения при нормальных температурах прочность сварных соединений, близких к однородным (К„ = 1), с плоскостными дефектами в корне шва изменяется пропорционально уменьшению площади поперечного сечения (рис. 1.12, о,б, прямая 1). Сварные соединения в данном случае считаются нечувствительными к дефектам. Под чувствительностью при этом понимается степень снижения

К внутренним дефектам относят поры, твердые включения шлака, а также инородного металла, непровары, несплавления, внутренние трещины различного рода. К наружным— дефекты, вышедшие на поверхность швов — газовые поры, свищи, трещины и подрезы (рис. 1.3). К последним также относят прожоги, незаваренные кратеры и т. д.

По классификации Международного института сварки, принятойв 1973 году, непровары, несплавления и т. п. можно отнести к плоскостным дефектам. Именно так они сгруппированы в настоящее время в ряде нормативных документов, касающихся методик и приборных средств поиска дефектов при контроле качества сварки. Влиянию плоскостных дефектов на несущую способность сварных соединений посвящено большое количество работ, авторами которых являются известные ученые Г. А. Николаев, В. А. Винокуров, С. А. Куркин, И. И. Макаров, С. В. Румянцев, Г. В. Жемчужников, В. С. Гиренко и др. /15-18/. В этих и последующих работах многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в условиях статического нагружения при нормальных температурах прочность сварных соединений, близких к однородным (Kg = 1), с плоскостными дефектами в корне шва изменяется пропорционально уменьшению площади поперечного сечения (рис. 1.12, о, б, прямая 1). Сварные соединения в данном случае считаются нечувствительными к дефектам. Под чувствительностью при этом понимается степень снижения прочностных характеристик дефектных сварных соединений по сравнению с бездефектными той же площади попе-

непровары (несплавления), трещины; ф — шлаковые включения; О -- поры

Принято считать, что ультразвуковой метод выявляет трещины, непровары, несплавления, шлаковые включения и газовые поры, с указанием их количества, условных размеров и координат расположения в шве, но без расшифровки характера этих дефектов. Однако следует отметить, что, применяя специальные методики, нередко удается определить и характер обнаруживаемого дефекта. Полезную информацию о характере обнаруженного дефекта могут дать осциллограммы на экране прибора. Отличительные признаки некоторых видов дефектов описаны ниже.

Перечислим некоторые недопустимые внутренние дефекты сварных соединений сосудов и аппаратов, основными из которых являются следующие: трещины всех видов и направлений; непровары (несплавления), расположенные между отдельными валиками шва и основным металлом и металлом шва; поры в виде сплошной сетки; свищи; цепочки пор и шлаковых включений, имеющие суммарную длину дефектов более толщины стенки на участке шва, равном десятикратной толщине стенки, скопления газовых пор и шлаковых включений на отдельных участках шва (свыше 5 на 1 см2 площади). Кроме того, не допускаются также единичные шлаковые и газовые включения глубиной свыше 10% от толщины стенки и более 3 мм длиной (более 0,26 при толщине стенки до 40 мм и длиной более 8 мм — при толщине стенки свыше 40 мм); цепочки пор и шлаковых включений, имеющих суммарную длину дефекта, более толщины стенки на участке шва, равном десятикратной толщине стенки.