Сильноосновных анионитов

В качестве натурного объекта при нормальной температуре выбрана конструкция сильфонного компенсатора типа КВО (Гипро-нефтемаш), выполненная из аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т [224]. Использовались компенсаторы без ограничительных колец с геометрическими характеристиками, приведенными в табл. 4.1.1.

Регистрация компонент деформаций в процессе циклического деформирования с заданными перемещениями сильфонного компенсатора, выполненного из материала Х18Н10Т, позволила установить слабо выраженное перераспределение деформации от цикла к циклу (см. рис. 4.1.2).

В эксплуатации наличие постоянной составляющей напряжений от внутреннего давления, а также различная степень предварительного сжатия или растяжения сильфонного компенсатора при установке в системе трубопроводов приводят к наклепу и асимметрии цикла напряжений и деформаций. Литературные данные [39, 122, 262], а также результаты исследований малоцикловой прочности конструкционного материала при наклепе свидетельствуют о том, что при жестком нагружении (постоянство максимальных циклических деформаций) наличие средней деформации — примерно половины предельной статической — практически не влияет на долговечность (N > 100 циклов), и в первом приближении разрушение определяется только циклической составляющей нагружения.

В некоторых случаях для получения расчетной зависимости между перемещением и деформацией сильфонного компенсатора используют простейшую схему балки, нагруженной сосредоточенной силой [284, 310]. Совпадение полученной при этом зоны максимальных деформаций с наиболее нагруженной зоной реального сильфонного компенсатора не может рассматриваться как общее свойство компенсаторов различных типоразмеров [32, 33].

Таким образом, для расчета сильфонного компенсатора на малоцикловую усталость необходимо, с одной стороны, располагать кривой разрушающих деформаций при жестком нагружении, полученной на образцах из конструкционного материала, и, с другой стороны, зависимостью (расчетной или экспериментальной) деформации в наиболее напряженной точке гофра от перемещения его концов. При этом для заданных из условий работы конструкции перемещений определяются упругопластические деформации конструкции, и по кривой усталости материала находится разрушающее число циклов нагружения компенсатора в соответствии со схемой, представленной на рис. 4.1.5, в.

следованных типов компенсаторов показало близость расчетных и экспериментальных данных при малых степенях упругопласти-ческого деформирования и все возрастающее превышение действительных деформаций с увеличением задаваемого перемещения сильфонного компенсатора (рис. 4.1.6, а).

В работе [123] предлагается метод расчета длительной малоцикловой прочности сильфонных компенсаторов с учетом влияния высоких температур и времени нахождения под нагрузкой. Расчет основан на использовании разработанных в Институте машиноведения деформационно-кинетических критериев длительной малоцикловой прочности [232, 241] и метода решения задачи о напряженно-деформированном состоянии сильфонного компенсатора при длительном циклическом нагружении [140], а также данных о механических свойствах материалов в указанных условиях. Осущест-

Для построения кривой длительной малоцикловой прочности компенсаторов, выраженной в циклических деформациях — числах циклов до разрушения, необходимо вычислить в зависимости от величины перемещений деформации в наиболее нагруженной зоне сильфонного компенсатора. Проведенная вычислительная процедура в соответствии с изложенным методом расчета дала воз-

140. Москвитин Г. В. Решение задачи о напряженно-деформированном состоянии сильфонного компенсатора при длительном циклическом нагружении.— Машиноведение, 1977, N° 6.

Рис. 109. Коррозионное растрескивание под напряжением сильфонного компенсатора из нержавеющей стали на районной тепломагистрали; поражение было вызвано хлорнд-содержащей водой, капающей с перекрытия и испаряющейся на горячей поверхности

Компенсаторы высокого давления имеют внутренние направляющие (фиг.^42), поэтому нагрузка на гофры в такой конструкции компенсаторов распределяется более равномерно. Коэффициент гидравлического сопротивления сильфонного компенсатора с внутренними направляющими трубками может считаться равным коэффициенту гидравлического сопротивления прямой трубы такой же длины; без внутренних направляющих гидравлическое сопротивление компенсатора увеличивается в 3—4 раза. Однако и указанное гидравлическое сопротивление значительно меньше по сравнению с гидравлическим сопротивлением других конструкций тепловых компенсаторов.

меняются для удаления кремниевой кислоты в установках глубокого обессоливания. Одной из характеристик сильноосновных анионитов является их кремнеемкость, т. е. число эквивалентов SiO~, которое поглощает 1 м8 анионита. Кремнеемкость зависит от многих факторов, в том числе от рН воды, скорости фильтрования, начальной концентрации 5Юз~ и др. Свойства наиболее часто применяемых в промышленности анионитов приведены в табл. 7.2 [131.

7.11.3. Радиационное разрушение. Слои ионообменных смол в ядерных установках подвержены действию двух возможных источников радиации. Ими являются короткоживущие изотопы 16N и 17N и долгоживующие изотопы осколков деления и наведенной активности в воде, которая ответвляется на ионооб-менник. Доза от азотной активности может быть ограничена при проектировании необходимым временем распада в ионообменном контуре. Доза от долгоживущей активности составляет существенную часть от общей при работе ионообменника. В работе [31] опубликованы результаты лабораторного и промышленного исследования радиационного разрушения сильнокислотных катионитов и сильноосновных анионитов. Пороговая доза для радиационного разрушения составляет 1 • 107 рад. Потеря полезной обменной емкости в смешанном слое смол происходит в результате потери функциональных групп за счет радиационного разрушения и истощения емкости вследствие по-

В обоих случаях ионообменной конденсатоочистке должны предшествовать механические фильтры — намывные целлюлозные или сульфоугольные. Последние для схемы (рис. 7-12,6) предпочтительнее, так как решали бы задачи как удаления механических примесей, так и первой ступени Н-катионироваяия, как это и осуществляется на многих блоках сверхкритических параметров в настоящее время. В схеме (рис. 7-12, а) анионит работает в кислой среде; в схеме (рис. 7-12,6) он должен работать в нейтральной или слабощелочной среде в условиях аминирования (питательной воды. Однако для сильноосновных анионитов, применяемых для конденса-тоочисток блоков сверхкритических параметров, нет оснований опасаться снижения их обменной емкости, в. частности по кремнекислоте. Для доведения величины рН после катионитного фильтра до значений, безопасных с точки зрения всего тракта, следующего за катио-нитом, в схеме (рис. 7-12,6) после деаэратора должно быть применено автоматическое дозирование аммиака.

Степень диссоциации функциональных групп зависит от рН раствора. Таким образом, степень диссоциации функциональных групп у слабоосновных анионитов, а следовательно, и их обменная способность будут возрастать с понижением рН раствора и, наоборот, убывать с его повышением. Степень диссоциации сильноосновных анионитов, а следовательно, и их обменная емкость по аналогии с сильными основаниями практически не зависят от рН раствора.

Как показали лабораторные исследования, метод развитой регенерации довольно эффективен при регенерации сильноосновных анионитов раствором Ыа2СОз, когда анионит находится в Cl-форме, и растворами NaOH и NaHCCb, когда анионит находится в 504-форме.

Подобно тому как диссоциация сильных кислот и оснований практически не зависит от величины рН раствора, от нее также не зависит и диссоциация сильнокислотных катионитов и сильноосновных анионитов. Наоборот (аналогично слабым кислотам и основаниям), степень диссоциации слабокислотных катионитов возрастает с повышением рН раствора и убывает с его понижением, а степень диссоциации слабоосновных анионитов возрастает с понижением рН раствора и убывает с его повышением.

Для получения сильноосновных анионитов аминогруппу вводят не в бензольное ядро, а в боковую цепь; помимо этого, превращают аминогруппу в группу четырехзамещенного аммония.

Ион ОН~ для сильноосновных анионитов помещается между F~~ и СР; для слабоосновных он перемещается в конец ряда.

использования: сильнокислотных катионитов и сильноосновных анионитов с высокой концентрацией функциональных групп; ионитов, обладающих малой степенью сетчатости (повышение коэффициента взаимодиффузии в ионите); ионитов с возможно малым диаметром частиц. Другой группой факторов, обусловливающих пленочную кинетику, являются низкая концентрация ионов в растворе и слабое перемешивание раствора (увеличение толщины пленки).

1,5 мг/л и щелочности последнего 0,5—0,7 мг-экв/л удельный расход отмывочной воды составляет 4—5ж3/ж3, а при полной отмывке он возрастает до 10— 11 MS/M3. Повторное использование отмывочной воды (приготовление регенерационного раствора щелочи) позволяет снизить этот расход тоже до 4—5 м3/м3. Для регенерации сильноосновных анионитов при обескрем-нивании воды следует применять только едкий натр. Использование для этой цели бикарбоната натрия и кальцинированной соды невозможно вследствие недостаточно глубокой регенерации ими анионита (неполное вытеснение HSiOs~), а также увеличения концентрации противоиона (НСО7, СОз~") в процессе анионирования воды.

катионитов, поэтому названный тип катионитов является наиболее приемлемым для глубокогообессоливания конденсатов. Выбор конкретных марок сильноосновных анионитов