Околошовного растрескивания

Катодные включения (например, Си, Pd) заметно повышают коррозионную стойкость железоуглеродистых сплавов в атмосфере даже при незначительном их содержании (десятые доли процента меди — рис. 272). В процессе коррозии медистой стали в электролит (увлажненные продукты коррозии) переходит и железо, и медь, но ионы последней, являясь по отношению к железу катодным деполяризатором, разряжаются и выделяются на его поверхность в виде мелкодисперсной меди. Медь является весьма эффективным катодом и при определенных условиях, например, при повышенной концентрации окислителя — кислорода у поверхности металла, что имеет место при влажной атмосферной коррозии, и отсутствии депассивирующих ионов, способствует пассивированию железа

Источники энергии и рабочие тела реактивных двигателей. Источником энергии в ВРД любого типа является топливо, химическая энергия которого преобразуется в тепловую в результате экзотермических реакций, происходящих при наличии окислителя — кислорода воздуха, проходящего через двигатель. Чем больше высота полета, тем плотность воздуха меньше, содержание кисло-

Выше была рассмотрена кинетика химических реакций горения в предположении, что подача окислителя (кислорода воздуха и других) осуществляется без ограничения. Однако при анализировании процессов необходимо учитывать не только кинетические (физико-химические) факторы, к которым относят концентрацию реагирующих веществ, давление и температуру их, но и диффузионные процессы, влияющие на подачу окислителя к горящему топливу и на образование смесей, определяемые аэродинамическими факторами — скоростью потоков реагирующих веществ, геометрической формой и размерами тел, расположенных на пути потоков и газов, интенсивностью турбулентности газового факела, iv е. физическими факторами. Главным определяющим процессом при горении топлива в конкретном случае может быть кинетический или диффузионный. Если скорость горения топлива (или общее время, необходимое для его сгорания) лимитируется процессом смешения, то горение протекает в диффузионной области. Наоборот, если смешение происходит очень интенсивно и процесс в целом лимитируется кинетикой собственно реакций горения, то горение находится в кинетической области.

Если поместить свечу под стеклянный колпак, она перестанет гореть из-за отсутствия окислителя — кислорода. Аналогичное действие оказывают на пламя и продукты сгорания, если помешать их удалению из очага горения. Именно на этом принципе •— изоляции источника огня от кислорода окружающего воздуха — основано действие огнетушителей. Используемая в пожаротушении вода «стремится» лишить огонь сразу двух «столпов», на которых «держится» горение: необходимой температуры и окислителя, окружая очаг завесой из водяного пара и затрудняя тем самым доступ к нему кислорода. Второй эф-

Организация надежного и экономичного водно-химического режима современных энергоблоков с прямоточными котлами имеет большое значение. Наряду с традиционным гидразино-аммиачным водно-химическим режимом (АГВР) при рН = 9,1± ± 0,! в отечественной энергетике нашли широкое распространение следующие режимы: нейтрально-окислительный с дозированием окислителя (кислорода, пероксида водорода) в конденсатно-питательный тракт и нейтрально-восстановительный с дозированием только гидразингидрата в конденсатный тракт.

Ограничение доступа окислительной воздушной среды или использование рабочей среды с пониженным содержанием окислителя — кислорода при сохранении постоянных параметров режима трения может создать такие условия, когда разложение полимерного связующего будет происходить с меньшей интенсивностью.

//—концентрационной поляризации окислителя (кислорода);

Поясним это на простом примере — тепловой электростанции. В ней протекает целая цепочка энергетических превращений. Сначала химическая энергия топлива и окислителя (кислорода воздуха) превращается во внутреннюю энергию раскаленных продуктов сгорания; затем эта энергия в форме теплоты передается воде и превращается во внутреннюю энергию пара. В свою очередь энергия пара в турбине превращается в механическую, а та — уже в электрическую. Часть внутренней энергии пара отводится из конденсатора охлаждающей водой и выбрасывается в окружающую среду. В целом вся эта последовательность укладывается в вариант 4 схемы энергетических превращений на рис. 3.7. Часть энергии (от 35 до 40 %) преобразуется в полностью упорядоченную, безэнтропийную электроэнергию, зато другая, большая ее часть, низкокачественная, с повышенной энтропией, сбрасывается в окружающую среду. Совершенно очевидно, что чем больше возрастание энтропии на каждом этапе энергетических превращений (т. е. чем хуже они организованы),тем больше будет и суммарный рост энтропии. А это неизбежно приведет к уменьшению безэнтропийной доли энергии на выходе (т. е. электроэнергии) и увеличению доли сбрасываемой высокоэнтропийной теплоты. В электроэнергию перейдет не 35—40 % исходной химической энергии, а меньше — 30, 25 % и т. д. То же самое будет и в любой другой технической системе, что бы она ни производила — теплоту, холод, каучук или металл...

На рис. 16-11 показана одна из предлагаемых схем высокотемпературного ТЭ (более 600° С) значительной мощности, предназначенного для работы в наземных установках с использованием в качестве топлива природного газа и окислителя кислорода. ТЭ состоит из двух электродов, помещенных в твердом электролите, которым служит расплав карбоната калия, впитанного в окись магния. В катоде природный газ вступает в реакцию с углекислым газом и паром, которые

При реализации метода сульфатизицаии во всех описанных выше вариантах наблюдается частичный переход платины и палладия в раствор. Это обусловлено присутствием в исходном катализаторе сорбированного молекулярного хлора, вследствие чего при сульфатизации создаются условия для образования хлоридных комплексов платиновых металлов. Из-за наличия на поверхности носителя адсорбированных минеральных солей, например, галогенидов, возможно также растворение платины и палладия с участием в качестве окислителя кислорода воздуха. Особо следует отметить, что «сухая» сульфатизация, проводимая в условиях высоких температур (300 °С), как правило, приводит к активной ионизации и образованию воднорастворимых соединений палладия и платины.

Условия появления околошовного растрескивания при

Испытания с помощью жестких проб и на релаксацию надрезанных образцов показывают наличие температурных областей повышенной склонности к образованию околошовного растрескивания при термической обработке (рис. 62). Для конструкционных и теплоустойчивых сталей такой областью, оцениваемой по

околошовного растрескивания. Условия

Проведенный анализ механизма околошовного растрескивания при термической обработке и данные испытаний большого числа сталей позволяют наметить мероприятия по устранению этого типа повреждений. Необходимо, во-первых, с использованием результатов испытаний оценить вероятность подобных разрушений и из возможного ассортимента сталей выбрать те из них, которые менее всего склонны к разрушению. Нужно учитывать, что склонность к околошовному растрескиванию при термической обработке свидетельствует и о вероятности локальных разрушений при высокотемпературной эксплуатации. Следовательно, отсутствие трещин при отпуске за счет рационального легирования материала означает и большую надежность изделия в работе.

Каждая из этих групп методик имеет свои особенности и рациональные границы применения. Как правило, с их помощью можно одновременно учитывать вероятность эксплуатационных разрушений и околошовного растрескивания при термической обработке. В то же время имеются методики, специально предназначенные для оценки лишь одного из этих видов трещинообразо-вания.

Для низколегированных конструкционных и теплоустойчивых сталей хорошие результаты обеспечивают кольцевые листовые (рис. 75, б) пробы и пробы, имитирующие сварку корневого слоя жестко закрепленного стыкового шва (рис. 75, б). По данным работы [108], при использовании пробы типа показанной на рис. 75, б, хорошие результаты обеспечиваются, когда толщина пластины, на которую производится приварка накладки, не меньше 35 мм. Во всех случаях усиление швов перед испытанием не должно подвергаться зачистке до плавного сопряжения с основным металлом. Для оценки околошовного растрескивания листовых высокожаропрочных никелевых сплавов используются кольцевые пробы типа показанной на рис. 75, г [113].

Применение рассматриваемых типов жестких проб целесообразно в первую очередь для оценки вероятности околошовного растрескивания при термической обработке. Иногда с их помощью

Технологическими пробами, свободными от этого недостатка, являются тавровые и стыковые пробы с дополнительным под-гружением, создаваемым наплавкой валиков на противоположную сторону (рис. 77, а, б). Наплавка выполняется непосредственно после сварки, если производится оценка околошовного растрескивания в и&ходном состоянии, или после соответствующей термической обработки, если хотят установить ее

экспериментальных данных и сравнения их с опытом эксплуатации. Для оценки вероятности околошовного растрескивания при термической обработке перспективной следует считать методику релаксационного испытания образцов с надрезом. Заготовки таких образцов предварительно нагреваются по термическому циклу

Одним из существенных факторов повышения стойкости против околошовного растрескивания этих сталей при сварке является уменьшение размера зерна основного металла. Как показано на рис. 22, при этом заметно снижается относительная повреждаемость границ зерен околошовной зоны за счет уменьшения величины межзеренного сдвига и границ, по которым этот сдвиг прошел. На рис. 114 приведены микроструктуры околошовной зоны сварного соединения повышенной жесткости (8 — 60 мм) стали ЭИ612К при исходном зерне основного металла 1 и 7 баллов. В первом случае при исследовании образцов после сварки выявились микротрещины по границам в пределах 1—2 зерен от линии раздела (рис. 114, а). При умеренной величине зерна околошовная зона была полностью свободна от трещин (рис. 114, б),

Получение оптимальных свойств металла шва в этом термическом состоянии позволяет реализовать также выдвинутые в предыдущем параграфе рекомендации по снижению опасности околошовного растрескивания при сварке за счет использования заготовок с мелким зерном. Последнее достигается в результате проведения аустенитизации заготовок при меньшей температуре, чем это требуется для получения оптимальной жаропрочности сплава. Оптимальный же режим аустенитизации сплава совмещается в данном случае с режимом полной термической обработки сварного соединения и обеспечивает требуемые уровни жаропрочности основного металла и шва. Следует, однако, учесть, что эта технология может успешно применяться для относительно небольших по размерам сварных узлов, в процессе полной термической обработки которых не следует ожидать значительных деформаций. Для крупногабаритных узлов, где эта опасность вероятна, нужно в большинстве случаев ограничиваться проведением термической обработки по режиму двойной стабилизации.