Первичных возмущений

Измельчение структуры и отсутствие первичных выделений хрупкого кремния улучшают механические свойства. Так, немодифицированный сплав с 13% Si имеет ав=14 кгс/мм2 при 6 = = 3%. После модифицирования свойства этого сплава следующие: 0В=18 кгс/мм2, 6 = 8%.

Наиболее прочными сплавами на основе цинка являются тройные сплавы Zn—А1—Си. Структура этих сплавов весьма разнообразна (зависит главным образом от соотношения и количества алюминия и меди) и состоит из первичных выделений р (чистый цинк), а (раствор на базе алюминия, богатый цинком) или е (химические соединения CuZn3), двойной эвтектики Р+a, е+ +сх или р + 8 и тройной эвтектики а+Р + е. Например, литой сплав с 5% А1 и 10% Си имеет структуру: первичные кристаллы е, двойная эвтектика е+р и тройная Е + P+a. Состав некоторых промышленных цинковых сплавов приведен в табл. 150.

р-первичных выделений (100% Zn);

не склонны к хрупким разрушениям типа внутрикристалличе-ского скола. Тем не менее и для них возможно проявление малой способности к локальной пластичности при разрушении. В алюминиевых и титановых сплавах очень хрупкие фасетки с ручьистым узором могут образовываться лишь в местах разрушения неметаллических включений, первичных выделений упрочняющих фаз и пр. (рис. 26,а). В титановых сплавах хрупкое разрушение наблюдалось также при повышенном содержании водорода (рис. 26,6), разрушении литых гранул в гранулированных сплавах (см. рис. 21).

В реальных условиях эвтектическая кристаллизация L -»• 1 + т] начинается, когда пери-тектическая реакция L 4- 8-*f ещё не закончилась. Не успевают также произойти превращения при охлаждении литой стали на воздухе или в форме (в нижней области), а именно выделение из fPaCTBOpa а- и т]-фаз и эвтектоидное превращение. Поэтому структура литой стали состоит (фиг. 67, см. вклейку) из первичных выделений 5-твёрдого раствора (на шлифе тёмные), f-фазы и эвтектики ^ + Y).

Фиг. 125. Оловянный угол диаграммы состояния сплавов Sn — Sb — Си (характер первичных выделений).

Характер первичных выделений в тройных сплавах указан на фиг. 10. Структуры промышленных сплавов находятся правее линии Е2ВЛ, и в них всегда присутствуют кристаллы химического соединения Си с Sn на фоне оловянно-сурьмянистого твердого раствора и небольшого количества эвтектики. Если в сплаве содержится SbJ> 7,5%

времени. Первопричиной этих явлений старения служит углерод, оставшийся в твердом растворе в результате дослужеб-ного старения при более высоких температурах и разложения грубых первичных выделений МС и М23С6. Несомненно вносит свой вклад и приложенное напряжение, активизирующее обменную диффузию элементов и, следовательно, ускоряющее процессы старения эксплуатируемого сплава. Во влиянии на пластичность ключевую роль играет тот факт, что выделение карбидов развивается во взаимодействии с дефектами упаковки; выше это обстоятельство уже обсуждали. К счастью, явление эксплуатационного старения обратимо, и его можно в большой мере устранить повторной гомогенизацией с последующим старением, восстанавливающим нормальную микроструктуру, а затем продолжить эксплуатацию сплава.

Например, микроструктура сплава типа АЛ2 (силумина) с содержанием 13% Si, отлитого без модифицирования, состоит из грубо-игольчатой эвтектики и первичных выделений кремния (фиг. 258, а),

но повысить при помощи особой обработки в жидком состоянии. Обычный силумин содержит 12—13% Si и по структуре является заэвтектическим сплавом. Структура такого сплава состоит из игольчатой грубой эвтектики Al + Si и включений первичного кремния (рис. 428,а). Но если пере/ самой отливкой внес ти в сплав незначительное количество натрия или некоторых других веществ (например, 2/3 NaF + + 1/3 NaCl), то структура резко изменится. Сплав становится до-эвтектическим, структура его 'состоит из светлых первичных выделений алюминия и

Измельчение структуры и отсутствие первичных выделений хрупкого кремния улучшают механические свойства. Так, немодифицированный сплав с 13% Si имеет ав=\4 кгс/мм2 при 6 = = 3%. После модифицирования свойства этого сплава следующие: ав=18 кгс/мм2, 6 = 8%.

1.5.1. Развитие отказов - каскадные аварии.^Отказы и аварии системы, являющиеся следствием различных первичных возмущений, характеризуются обычно последовательностью событий. На рис. 1.13 в виде примера представлена упрощенная схема, дающая представление о связи между различными режимами работы СЭ (применительно к ЭЭС) и событиями, возникающими при первичных возмущениях, происходящих в системе.

В более сложных случаях восстановление нормального режима представляет собой последовательность событий, часто предваряемую другой последовательностью событий, обеспечивающих переход к послеаварийному режиму путем локализации отказа (аварии) и переход к ремонтному режиму выводом элементов (оборудования) в ремонт (1-3- 7-8-11-12-13-14-15). Здесь можно говорить о процессах локализации первичных возмущений и восстановления нормального режима. Эти процессы происходят благодаря действию либо систем автоматического управления, либо оперативного персонала.

Возможна также последовательность событий иного рода, приводящая не к локализации первичных возмущений и восстановлению нормального режима работы системы, а наоборот, к развитию первичного возмущения, когда возмущение не удается локализовать в зоне его возникновения и оно распространяется на другие районы системы, сопровождаясь нередко отказами других элементов и приводя в итоге к крупным нарушениям режима работы системы (1-3- 7-9-10-11-12-13-14-15). Такие процессы называют каскадными, или цепочечными отказами или авариями [39, 114]. В п. 1.1.6 в числе общих особенностей СЭ, существенных для исследования и обеспечения их надежности, называлась возможность каскадного развития аварий, определяемая динамическими свойствами СЭ. Далее будет использоваться понятие каскадная авария. Важно заметить, что первичные возмущения при каскадных авариях далеко не всегда являются достаточно крупными; они могут быть и незначительными.

Во всех рассмотренных выше случаях подразумевалось, что каскадная авария начинается с одного первичного возмущения. Возможно, однако, практически одновременно или в течение короткого отрезка времени возникновение первичных возмущений в нескольких

(многих) точках системы. Причинами множественных внешних воздействий на системы могут служить случайные совпадения различных первичных возмущений, а также такие процессы в природе, как наводнения, тайфуны, вихри, цунами, снегопады, резкие похолодания и т.п., не говоря уже о преднамеренных внешних воздействиях. Естественно, чем больше число практически одновременных первичных возмущений, чем они тяжелее, тем больше вероятность возникновения каскадной аварии.

1.5.4. Примеры каскадных аварлй в НСС1 [95]. Практика эксплуатации мощных магистральных нефтепроводов выявила опасность развития первичных возмущений и возникновения каскадных аварий. Такие процессы обычно связаны с новыми техническими решениями, обусловливающими появление непрогнозируемых (вследствие недостатка опыта) нагрузок и воздействий.

7. Относительная величина погашенной нагрузки при фиксированной совокупности первичных возмущений.

6. Объем вредных выбросов при фиксированной совокупности первичных возмущений.

В этом случае приходится рассматривать предельные или гарантированные оценки, т.е. формулировать сохранение тех или иных параметров функционирования СЭ в случае возникновения фиксированных, в том числе наихудших, нарушений (или приложения наиболее неблагоприятных внешних воздействий в СЭ) из некоторого заданного класса. Так, в качестве показателя живучести может быть использована относительная величина погашенной нагрузки, а в качестве показателя безопасности - объем вредных выбросов (сверх предельно допустимых), тот и другой - при фиксированной совокупности первичных возмущений (внешних воздействий). Совокупность первичных возмущений характеризуется их числом, местами приложения и величиной (интенсивностью).

В § 1.4 отмечено, что отказ или авария СЭ, т.е. снижение ее надежности, может произойти в результате следующих первичных возмущений: отказов элементов системы (основного оборудования, оборудования и аппаратуры систем управления); ошибок эксплуатационного персонала; снижения обеспеченности системы ресурсами по отношению к требуемой для выполнения ею заданных функций в заданном объеме.

В энергетике понятие живучести связывается с возможностью каскадного развития первичных возмущений с массовым нарушением питания потребителей. При этом первичные возмущения могут быть как относительно слабыми (например, отказы отдельных элементов или ошибки эксплуатационного персонала), так и крупными. К крупным первичным возмущениям (внешним воздействиям) можно, например, отнести такие непреднамеренные воздействия, как наводнения, тайфуны, вихри, цунами, снегопады, резкие похолодания и другие природные процессы. Крупные внешние воздействия являются, как правило, труднопредсказуемыми как по интенсивности и по месту возникновения, так и по времени возникновения, причем существенным является также и то, что эти возмущения могут происходить одновременно во многих местах.