Распределение поверхностной

Распределение потенциалов на \ поверхности земли

Рис. 1.2. Распределение потенциалов вдоль защищаемого трубопрово-

16.2.2.1. Основы расчета; 16.2.2.2. Падение напряжения на консольных участках пути; 16.2.2.3. Распределение потенциалов в центральной части

24.3. Распределение потенциалов на поверхности земли . . . 455 24.3.1. Формула для расчета удельного сопротивления грунта . 455

Вопросы коррозии блуждающими токами в справочнике излагаются по материалам самых ранних публикаций с использованием крайне упрощенных моделей. В СССР уже в 1960-е гг. распределение токов и потенциалов в системе реле — земля — подземные сооружения было рассмотрено в самой общей постановке вопроса: определялось распределение потенциалов в проводящем полупространстве, в котором расположены хорошо проводящие тела. В математическом отношении задача при этом сводится к нахождению решения уравнения Лапласа, которое должно удовлетворять на поверхности проводящих тел граничным условиям, связывающим значения тангенциальной производной потенциала с током утечки данного проводника. Такая задача легко сводится к системе двухмерных интегрально-дифференциальных уравнений. Для одиночных круговых цилиндров бесконечной протяженности решения получены в аналитическом виде, для более сложных случаев решения найдены в численном виде с применением ЭВМ.

На рис. 3.15 показаны линии тока и распределение потенциалов около трубопровода с условным проходом 80 мм и толщиной стенки 3,5 мм

новной трубопровод, получается распределение потенциалов, показанное на рис. 3.26, б. Путем снятия падения напряжения на поверхности трубы при помощи двух измерительных зондов можно точно локализовать место контакта [40].

труба — грунт представлены как UM- Распределение потенциалов соответствует результатам измерений на рис. 2.7 для / = 0. На рис. 3.28, в показаны также разности потенциалов между электродами сравнения Ц"В= (фвх—" ФвхЛ и ив = (УВх—VeJ- Из РИС- 3-28 видно, что потенциалы UM и U в изменяются одинаково по характеру, но противоположно 124

На рис. 10.14 показано распределение потенциалов труба — грунт для длинного и короткого трубопровода, испытывающих влияние от

Защитный ток, появляющийся в области дефектов изоляции трубопроводов с катодной защитой, приводит к образованию в грунте катодной воронки напряжений (см. раздел 3.6.2). На трубопроводах, изоляционные покрытия которых отличаются высокой механической прочностью, например имеющих полимерные покрытия, обычно могут встретиться лишь немногочисленные дефекты на больших расстояниях один от другого. Поблизости от этих дефектов распределение потенциалов в воронке может быть принято таким же, как в воронке напряжений от односторонне заземленной пластины, а на большем расстоянии — как в воронке от зарытого сферического заземлителя (см. раздел 3.6.2.2). На рис. 10.15 показана воронка напряжений над дефектом с защитным током 1 мА при удельном сопротивлении грунта р=100 Ом-м. При помощи выражения (3.52а) можно путем измерения параметра воронки напряжений \UX и разности между потенциалами включения и выключения оценить размеры малых дефектов. Если однако изоляция трубопровода имеет очень много дефектов на небольших расстояниях один от другого, то воронки напряжений от отдельных дефектов взаимно накладываются и образуют цилиндрическое поле напряжений вокруг трубопровода ([17]; см. раздел 3.6.2.2). На рис. 10.15 показан более крутой характер цилиндрической воронки напряжений при плотности защитного тока /s = l мА-м~2 для трубопровода с условным проходом 300 мм. В частности, на старых трубопроводах с изоляцией из джута или войлока с пропиткой битумом при средней плотности защитного тока порядка нескольких миллиампер на кв. метр следует ожидать распределения потенциалов согласно формуле (3.53). Большой требуемый защитный ток старых трубопроводов нередко обусловливается наличием арматуры без покрытий, плохо изолированных сварных швов и металлических контактов с другими трубопроводами или неизолированными футлярами. Поскольку для катодной защиты неизолированной поверхности железа в грунте требуется плотность защитного тока до 100 мА-м~2, при этом получаются воронки напряжения с разностью потенциалов порядка нескольких сотен милливольт.

На другие подземные трубопроводы, пересекающиеся в области воронки напряжений с трубопроводами, имеющими катодную защиту, за пределами воронки напряжений натекает защитный ток, стекающий с них в области катодной воронки напряжений, вызывая там анодную коррозию. Потенциал незащищенного трубопровода (испытывающего влияние), измеренный при помощи электрода сравнения над местом пересечения, представляет собой в основном омическое падение напряжения, вызванное защитным током, текущим в грунте к дефекту изоляции трубопровода с катодной защитой. На рис. 10.16 схематически показано распределение потенциалов в грунте, характер воронки напряжений и распределение потенциалов на другом трубопроводе, испытывающем влияние системы катодной защиты.

Итак, функциям (11.64) и (11.65) соответствует распределение поверхностной нагрузки по торцам согласно (11.74).

Если a^lh <С 1,6, то распределение поверхностной плотности тока перестает изменяться при дальнейшем уменьшении ширины индуктора и становится примерно таким же, как и при идеализированном бесконечно тонком проводе.

Укажем, что экспериментальные кривые распределения поверхностной плотности тока получались с помощью миниатюрного магнитного пояса, э. д. с. которого измерялась ламповым вольтметром. Удельная мощность -в различных точках стальной плиты вычислялась как с учётом зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля, так и для ц — = const, что не дало существенной разницы. Расчет и эксперимент показывают, что распределение поверхностной плотности тока и удельной мощности, а также и расчетная ширина активного слоя слабо зависят от зазора при практически встречающихся его значениях. При этом влияние зазора ослабевает с увеличением ширины башмаков магнитопровода при неизменной ширине паза. Однако чрезмерное увеличение ширины башмаков приводит к получению размытой полосы нагрева. Поэтому практически ограничиваются соотношением:

Из перечисленных условий наиболее просто выполнить геометрическое подобие и равенство критериев Бугера и значительно сложнее добиться точного равенства оптических параметров среды и поверхности для модели и образца. Что касается четвертого условия, то в явном виде можно задать лишь распределение поверхностной плотности собственного излучения на граничной поверхности, аналогом которой на световой модели будет светимость соответствующей стенки. Задание других видов плотностей излучения сопряжено с отмеченными выше затруднениями. Аналогом ловерхностной плотности падающего излучения в исследуемой системе является локальная освещенность соответствующего места поверхности световой модели, которая измеряется с помощью тех или иных фотометрических средств.

Функция точечного распределения (point-spread function) Распределение (поверхностной) температуры для точечного заглубленного дефекта

3.8.9. Температурное поле в зоне трещины, расположенной перпендикулярно передней поверхности. Изделие из стали, содержащее два воздушных дефекта (рис. 3.28, а), нагревают полосовым источником в течение 0,5 с. Один из дефектов расположен на глубине 1 мм от передней поверхности, имитируя подповерхностную трещину с открытым устьем, второй дефект практически достигает передней поверхности (глубина залегания 10 мкм) и имитирует поверхностную трещину с закрытым устьем или трещину забитую краской, грязью и т.п. Трещины такого рода характерны, например, для турбинных лопаток [30]. Через 0,1 с после включения источника распределение поверхностной температуры связано только с полосовым нагревом (на левом краю изделия) и не содержит следов дефектов (рис. 3.28, б). Температурный профиль в этом случае имеет регулярный вид с понижением амплитуды слева направо. Начиная с определенного момента времени, зависящего от расстояния между зоной нагрева и трещинами, регулярный характер поля нарушается из-за того, что трещина препятствует распространению теплового потока слева направо и вглубь изделия (рис. 3.28, в). Вместе с тем, форма и амплитуда сигнала AT такова, что простой визуальный анализ термограммы рис. 3.28, б, в не обеспечивает надежного выявления обоих типов трещин. В работе [30] было предложено подчеркивать присутствие дефектов путем дифференцирования строчного температурного сигнала по пространственной координате, как это показано на рис. 3.28, г-ж. Изображение на рис. 3.28, г получено путем обработки термограммы рис. 3.28, в с помощью статистического фильтра локальной дисперсии (statistical local variance filter). Сигнал температурной производной показан на рис. 3.28, д, ж как результат обработки термограммы рис. 3.28, в с помощью фильтра Лапласа.

Рис. 2.28. Распределение поверхностной плотности заряда ог по образующей цилиндра (а) и зависимость плотности о(г) по поверхности цилиндра от геометрических размеров (б):

Распределение поверхностной плотности зарядов о+(г)ц по внутренней цилиндрической поверхности соответствует тому же закону [см. (2.16, 2,17)].

Из формулы (2.18) и графика (рис. 2.28, б) видно, что в цилиндрических структурах распределение поверхностной плотности зарядов ац по длине образующей цилиндра меньше плотности поверхностного заряда <зш на металлических обкладках плоского конденсатора с эквивалентной площадью 5Эк = $ш = 5ц при геометрических размерах

Спектральное распределение поверхностной плотности потока излучения связано с собственным тепловым излучением СО2, Н2О и частиц сажи, а также эффективным излучением загрязненных поверхностей экранных труб. Селективные особенности спектра потока падающего излучения обусловливаются в зависимости от температуры спектральными радиационными характеристиками указанных выше источников излучения: полосовым спектром из-

Исследования тонкой структуры углеродных волокон, полученных из полиакрилнитрилъного сырья [7, 30, 43 и 92], подтвердили сходство основных элементов их структуры. Размер элементарных фибрилл в этих волокнах колеблется от 250 до 1000 А, в волокнах также присутствуют различные внутренние дефекты (рис. 9), наличие которых требует тщательного контроля механических характеристик углеродных волокон потребителем. Помимо внутренних дефектов, на механические характеристики углеродных волокон и, следовательно, на свойства получаемых на их основе композиционных материалов оказывают большое влияние различные поверхностные дефекты и морфология поверхности волокон (удельная поверхность, шероховатость, распределение поверхностной пористости), а также химические и термодинамические характеристики поверхности (природа функциональных групп — наличие оксинитридов, атомарного кислорода или карбоксильных групп, смачиваемость и адсорбционные свойства). Поверхностные характеристики углеродного волокна чрезвычайно важны для оценки возможности взаимодействия волокон с металлической матрицей. Некоторые данные о поверхностных свойствах углеродных волокон приведены в обзоре [19].