Главная -> Словарь

Межчастичном пространстве

Освещены физические и феноменологические закономерности деформации и разрушения при испытаниях. Даны методы оценки предельного состояния оборудования и сосудов при испытаниях цилиндрических базовых деталей с учетом анизотропии свойств металла, наличия дефектов, цикличности нагру-жения. Разработаны методы определения остаточного ресурса оборудования в условиях механохимической повреждаемости.

ОБОРУДОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ

На стадии деформационного упрочнения материала скорость механохимической повреждаемости материала увеличивается практически пропорционально росту интенсивности предварительной пластической деформации. Коэффициент Кст в уравнении представляет собой тангенс угла наклона экспери-

чувствительность предварительно деформированного материала к механохимической повреждаемости. Коэффици^ ент Кд, по данным Э.М. Гутмана, Дж. Бокриса и других, для углеродистых сталей можно принимать равным единице. Экспериментальные исследования механохимической повреждаемости углеродистых и низколегированных сталей при упругих деформациях показали, что значение Кн в инженерных расчетах можно определять по формуле, предложенной в работе :

Ниже на основании предложенной математической модели механохимической повреждаемости материала выполнен анализ кинетики изменения напряженного состояния и скорости повреждаемости конструктивных элементов на всех стадиях нагружения, включая разрушение.

механохимической повреждаемости за цикл нагружения v*p . В расчетах необходимо учитывать скорость деформа-

Для циклически упрочняющихся сталей на участках нагружения и разгрузки происходит упругое деформирование. При этом динамический МХЭ отсутствует. Степень механохимической повреждаемости на участке подъема давления :

1. Зайнуллин Р.С. Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости. Уфа, 1997.-426 с.

Расчеты коррозионно-механической стойкости и долговечности /2/, механокоррозионной прочности /3/ и механохимической повреждаемости металла /4/ позволяют, достаточно точно оценить ресурс большинства аппаратов, трубопроводов и других металлических конструкций и определить пути повышения их работоспособности в условиях общей коррозии, коррозионного растрескивания и коррозионной усталости, независимо, механический или коррозионный фактор определяет скорость и характер их разрушения.

4. Зайнуллин Р.С. Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости./Механика катастроф.-Уфа: 1997.-426с.

5 Зайнуллин Р.С. Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 1997.-426 с.

В частном случае коагуляция может привести к образованию объемной пространственной структуры, иммобилизующей в межчастичном пространстве некоторое количество дисперсионной среды, называемой интермицеллярной жидкостью. Как будет

По аналогии можно предположить наличие некоторого координационного числа агрегативной или ассоциативной комбинации. При этом дополнительной их характеристикой в нефтяной системе является иммобилизационная способность, оценивающая количество инородной жидкости или дисперсионной среды, заключенной в межчастичном пространстве.

Указанные процессы, происходящие на поверхности асфальтеновых агрегатов и в объеме системы, подтверждаются быстрым изменением цвета полученных осадков. При некоторой оптимальной кратности петролейного эфира достигается наиболее полная десорбция компонентов с поверхности асфальтеновых агрегатов, что обеспечивает максимальный выход асфальтеновых концентратов. Одновременно становятся соизмеримыми количества возникающих активных центров агрегатов асфальтенов и их взаимодействующих фрагментов, что повышает стабильность получаемых осадков. Однако возможно предположить, что в этих условиях асфальтеновые концентраты могут содержать еще некоторое количество компонентов раствора в межчастичном пространстве, которые, несомненно, будут искажать истинное значение общей массы осажденных асфальтенов. Дальнейшее прибавление к системе растворителя-осади-теля приводит к интенсивному разрушению смолисто-асфальтеновых агрегатов, что в конечном итоге способствует переводу в раствор части иммобилизованных компонентов и некоторому уменьшению массы концентратов асфальтенов, очевидно, с повышением их чистоты.

Введение в асфальтеносодержащую нефтяную систему легкокипящего парафинового углеводорода, как известно, приводит к двум практически независимым процессам: избирательному растворению парафиновых, а также малокольчатых нафтеновых и ароматических углеводородов и коагуляции асфальтенов. Легкие парафиновые углеводороды в жидком состоянии обладают наилучшей способностью коагулировать асфальтены. С повышением молекулярной массы вводимого парафинового углеводорода уменьшается степень обессмоливания сырья. А по мере увеличения концентрации указанных углеводородов в нефтяной системе изменяется качество осадка, он становится более твердым, хрупким. Рассматривая нефтяную систему в этих случаях как содержащую агрегаты асфальтенов из молекулярных фрагментов различного состава, можно предположить, что при седиментационном разделении нефтяных систем в присутствии легких алканов, как, по всей вероятности, и других растворителей, важнейшими процессами, происходящими в системе и определяющими ее поведение, являются агрегирование-дезагрегирование асфаль-теновых частиц с одновременным фракционированием их в соответствии с молекулярными массами и иммобилизацией в межчастичном пространстве молекул других

Подобное воздействие на нефтяную систему отражается на ее коллоидно-химических свойствах. Ароматические углеводороды оказывают прежде всего диспергирующее действие, в результате чего уменьшаются размеры асфальтеновых агрегатов при общем увеличении их сорбционно-сольватного слоя. Одновременно в систему может высаливаться часть мальтенов, иммобилизованных в межчастичном пространстве асфальтеновых агрегатов.

Следует отметить, что учет иммобилизационной способности асфальтеновых агрегатов позволяет дополнить теоретические представления по экспериментальным данным других авторов. Так, например, в работах в процессе пиролиза асфальтенов в токе гелия при непрерывном подъеме температуры со скоростью 25°С/мин определялось количество выделяемых жидких углеводородов. Показано, что выделение последних характеризуется экстремальной зависимостью. Начало выделения углеводородов происходит при 300-350° С, затем до 410-430°С скорость их выделения повышается, после чего снижается до полного прекращения при 550-600°С. Предлагаемый авторами вариант теоретического обоснования повышения выхода углеводородов заключается в предположении отрыва периферических алифатических и циклоалифатических фрагментов молекул и гетероатомных функциональных групп, вплоть до образования голоядерных ароматических молекул с 3 - 4 конденсированными ароматическими кольцами. Не подвергая сомнению возможность протекания реакций термической деструкции при повышении температуры, следует заметить, однако, что предложенный вариант механизма термических превращений не позволяет обосновать экстремальный характер зависимости выхода углеводородов. Более полное обоснование механизма термических превращений асфальтенов в данном случае можно связать с конформационными превращениями асфальтеновых агрегатов в процессе их нагрева, выделением при этом жидких углеводородов, иммобилизованных в межчастичном пространстве, при несомненном расщеплении длинных боковых радикалов и их отрыве от основного ядра агре-гативной комбинации. Указанные процессы в конечном итоге приводят к уплотнению агрегативных комбинаций с образованием карбеновых и карбоидных структур.

При дальнейшем повышении количества добавки ее воздействие распространяется кроме сорбционно-сольватного слоя также и на компоненты, иммобилизованные в межчастичном пространстве асфальтеновых агрегатов, приводя к разрушению последних. При этом значительно уменьшаются размеры асфальтеновых агрегатов и одновременно увеличивается их сорбционно-сольватный слой, что в свою очередь снижает возможность образования и роста зародышей дисперсной фазы в реакционной массе.

дополнительных пиках плавления и полиморфных переходов. Так, наряду с пиками плавления и полиморфных переходов н-парафинов, равных соответственно 289 и 271 К, происходит расщепление пиков с появлением новой фазы с практически постоянными параметрами. Природа этой фазы может быть связана с иммобилизованными углеводородами в межчастичном пространстве смолисто-асфальтеновых агрегатов, которые при малых концентрациях в системе играют роль стабилизаторов кристаллических агрегатов, путем включения в сорбционно-сольватные слои, и, только при более высоких концентрациях остатков проявляются самостоятельно в условиях практического отсутствия регулярной кристаллической структуры в системе.

Проявление кризисных состояний с образованием структурных модификаций в системе можно проследить также на примере процесса перегонки нефтяного сырья. В общем случае при перегонке нефтяного сырья, по мере испарения части легких компонентов происходит сближение, коалесценция и взаимная фиксация смолисто-ас-фальтеновых частиц. При этом в межчастичном пространстве иммобилизуются компоненты среды, которые находятся также в виде прослоек между частицами. В результате в системе формируются флокулы, находящиеся в броуновском движении. В этих условиях в системе сосуществуют структурные образования в виде мицелл и сложных структурных единиц. Дальнейшее испарение системы приводит к вытеснению части иммобилизованных компонентов, практическому исчезновению прослоек между частицами и их непосредственному контакту. При этом образуются достаточно прочные агрегативные комбинации, окклюдирующие тем не менее некоторое количество компонентов, находившихся ранее в иммобилизованном состоянии. Остаточное количество последних зависит прежде всего от начальных размеров смо-листо-асфальтеновых частиц и физико-химических параметров испаряемой системы. Воздействуя на систему в кризисных состояниях можно регулировать конфигурацию и плотность упаковки структурных образований, изменять количество иммобилизованной фазы, переводить ее в раствор с последующим удалением из системы при перегонке.

Взаимодействие двух соседних структурных образований в углеводородных системах неоднородного состава может происходить по связям между их центральными или периферийными областями. Первый случай в большей степени связан с эффектами кристаллизации в низкотемпературной области. Взаимопроникновение элементов периферийных областей при этом происходит на физическом уровне и сопровождается процессами окклюдирования отдельных частиц или их иммобилизации в межчастичном пространстве. Второй случай, в основном проявляется при химическом взаимодействии элементов системы, когда взаимодействуют близлежащие частицы с образованием принципиально новых, до определенного предела температур обратимых, а затем необратимых структурных элементов.

В простейшем случае рассмотрим единичный фазовый переход из твердого в жидкое состояние в узком интервале температур. Следует отметить, что для нефтяной системы понятие твердого состояния является в некоторой степени условным, так как в области реальных пониженных температур существования нефтей они представляют вязко-текучие жидкости с относительно высокими значениями предельного напряжения сдвига. Во всяком случае в указанных условиях высокозастывающая нефть не приобретает упругие свойства или не отличается хрупкостью. Уже эти факты позволяют предположить наличие в структу- „ ,— -, ре нефти при низких температурах отдельных локальных структурных образований, связанных некоторым нежестким образом, либо непосредственно либо через некоторые прослойки. Последние в свою очередь могут представлять сплошную среду или ее обрывки в межчастичном пространстве структурных образований нефтяной системы, что проиллюстрировано на рис. 7.2.