Замедленного коксования

При сварке сплавов системы Al—Zn—Mg возможно замедленное разрушение — образование холодных трещин через некоторое время после сварки, обусловленное действием сварочных напряжений первого рода и выпадением и коагуляцией интерметаллидов.

Водород даже при малом содержании наиболее резко ухудшает свойства титана. Хотя содержание водорода с увеличением температуры падает (рис. 1G3, б), водород находящийся в твердом пересыщенном растворе выделяется и образует отдельную фазу — гидриды титана (Т Ш2), которая сильно охрупчивает титан и способствует образованию холодных трещин через длительное время после сварки (замедленное разрушение). Кроме того, водород способствует образованию пор. В связи с этим обстоятельством допустимое содержание водорода в металле ограничивается до 0,01%, и принимаются все меры к устранению возможности паводороживапия металла (например, сварочную проволоку подвергают вакуумному отжигу).

Растворенный водород также оказывается нежелательным, так как он резко уменьшает пластичность металлов (стали, медные и алюминиевые сплавы), вызывает пористость в сварных швах и в зоне термического влияния. Так называемая «водородная хрупкость металлов» в настоящее время^ стала важной технической и научной проблемой, так как применение упрочненных сталей, обладающих малым запасом пластичности б, вызывает замедленное разрушение сварных конструкций.

Водород в сварных соединениях в силу его большой подвижности в условиях сварочного цикла распределяется неравномерно и при средней допустимой концентрации водорода могут создаваться локальные концентрации (линия сплавления для металлов, не образующих гидридов, или зона термического влияния для гидридообразующих металлов), вызывающие возникновение дефектов сварного соединения (поры, трещины) или его замедленное разрушение (титановые сплавы и высокопрочные мар-тенситно-стареющие стали).

этих сталей обычно не требуется каких-либо дополнительных мероприятий, но аустенитно-мартенситные стали очень чувствительны к влиянию водорода, который их сильно охрупчивает и дает замедленное разрушение в виде холодных трещин. В этих случаях требуется осушка аргона или добавка к нему многовалентных фторидов (Sip4), которые связывают водород в атмосфере дуги и уменьшают поглощение водорода металлом.

Особенно титан чувствителен к водороду, с которым он образует гидриды TiH2; TiHi.rs разлагающиеся при высокой температуре, а при кристаллизации образуются игольчатые кристаллы, которые нарушают связь между металлическими зернами титана (замедленное разрушение).

При кристаллизации металла сварочной ванны азот образует почти со всеми металлами соединения — нитриды различной степени устойчивости (см. рис. 9.33). Особенно устойчивые нитриды образуют d-металлы IVB, VB, VIB групп периодической системы. Нитриды железа Fe4N, FegN образуют очень хрупкие игольчатые кристаллы, разрушение которых приводит к зарождению холодных трещин (замедленное разрушение) . Из промышленных металлов только медь не дает устойчивых нитридов и поэтому ее можно сваривать в атмосфере азота (см. п. 10.3).

Критическое структурно-водородное и напряженное состояния в ОШЗ, обусловливающее образование XT, описывается ниже приведенными соотношениями. Они получены статистической обработкой результатов испытаний на замедленное разрушение образцов основного металла в струк- зерен

Одна из наиболее эффективных лабораторных проб — стандартная проба СЭВ-19ХТ по ГОСТ 26388—84 (рис. 13.34). Испытанию подвергают набор из трех плоских прямоугольных стыковых образцов /, различающихся длиной свариваемых элементов (2bi = 100, 262 = 150, 2Ьз = 300 мм). Перед сваркой образцы закрепляют в жестком зажимном приспособлении 2. Весь набор образцов сваривают одновременно за один проход на стандартных режимах для каждого способа сварки и толщины стали. После сварки образцы выдерживают в закрепленном состоянии в течение 20 ч. В результате усадки сварного шва в соединениях развиваются поперечные сварочные напряжения, обратно пропорциональные длине образцов. Ориентировочно их значение может быть определено по формуле (13.12). При длительном действии этих напряжений возможно замедленное разрушение металла ОШЗ, которое проявляется в виде образова-

Сопутствующее принудительное охлаждение приводит к повышению показателей сопротивляемости на замедленное разрушение при образовании холодных трещин и к хрупкому разрушению (рис. 2.9). Достигнутые положительные структурно-механические изменения способствуют повышению

Примеры применения второго способа нагружения — испытания на ползучесть, длительную прочность и замедленное разрушение.

Поясним указанный факт следующим примером. Известно, что важной чертой функционирования колонных аппаратов нефтепереработки и нефтехимии во многих случаях является нестационарность потоков внутри аппарата. В качестве иллюстрации удобно привести реакторы установок замедленного коксования (УЗК).

Подтверждением правомерности единого методологического (фрактального) подхода в подобных случаях может служить качественный "прорыв" во многих научных областях, в результате чего стало возможным проводить изучение и анализ объектов произвольного уровня сложности в любом масштабе (от межмолекулярного до уровня организации промышленных предприятий и отраслей). Комплексный анализ технологических процессов, имеющих место на нефтеперерабатывающих предприятиях показал, что большинство фазовых переходов в нефтяных дисперсных системах имеет фрактальный характер. Например при моделировании процесса замедленного коксования нефтяных пеков (рисунок 2.21) [2] образование каналов протекания газа в массе коксующегося пека осуществляется аналогично формированию пер-коляционного фрактала.

Экспериментальные данные по кинетике температуры стенки реактора установки замедленного коксования анализировались методом нормированного размаха (т.н. R/S - анализ) по следующей методике [3]:

Таким образом, реактор в процессе замедленного коксования можно рассматривать как саморегулирующуюся систему, с "обратной связью". Она стремится "ликвидировать" возмущающее ее внешнее воздействие (здесь можно заметить возникающую аналогию с электродвижущей силой самоиндукции в физике).

Подтверждением правомерности единого методологического (фрактального) подхода в подобных случаях может служить качественный "прорыв" во многих научных областях, в результате чего стало возможным проводить изучение и анализ объектов произвольного уровня сложности в любом масштабе (от межмолекулярного до уровня организации промышленных предприятий и отраслей). Комплексный анализ технологических процессов, имеющих место на нефтеперерабатывающих предприятиях,показал, что большинство фазовых переходов в нефтяных дисперсных системах имеет фрактальный характер. Например, при моделировании процесса замедленного коксования неф-

Экспериментальные данные по кинетике температуры стенки реактора установки замедленного коксования анализировались методом нормированного размаха (т.н. R/S - анализ) по следующей методике [3]:

Таким образом, реактор в процессе замедленного коксования можно

установка замедленного коксования 21-10 -1955 установка вторичной перегонки прямогонных

2. Разработка архитектуры, интеллектуального и программного обеспечения экспертной системы технической диагностики "EXSYDI" на примере установки замедленного коксования УЗК 21-10/300

В пакет EXSYD1 входит полная база знаний для диагностики установки замедленного коксования типа УЗК 21/10-300, созданная в результате всестороннего обследования и анализа работы установки.

Исходя из изложенного и технологических особенностей процесса замедленного коксования (цикличности и др.), коррозионное разрушение металлов можно оценивать по следующей обобщенной формуле: