Главная -> Словарь

Металлических поверхностей

Основным компонентом, входящим в состав жаростойких сплавов и сталей, из которых изготавливаются камера сгорания, газовая турбина и реактивное сопло, является никель. При сгорании всех сернистых соединений топлива образуется сернистый газ. В условиях температур выше 1000° С может образоваться сернистый никель, что приводит к образованию эвтектики никель—сернистый никель. Так как температура плавления этой эвтектики равна приблизительно 650° С, она выгорает и вызывает разрушение деталей. Присутствующие в золе топлив металлы, выполняя роль катализаторов, способствуют развитию коррозионных процессов. Наиболее активными металлами, способствующими развитию коррозионных процессов в камерах сгорания, являются ванадий и натрий. Механизм ванадиевой коррозии можно представить следующим образом. Образующаяся после сгорания пятиокись ванадия в жидком виде осаждается на металлических поверхностях газового тракта.

Во многих случаях физическая и химическая адсорбция протекают одновременно, но одна из них является преобладающей. Так, имеются основания считать, что при нормальных температурах адсорбция жирных кислот на металлических поверхностях носит в основном физический характер, а при повышенных температурах — химический.

Адсорбироваться на металлических поверхностях могут и неполярные насыщенные молекулы углеводородов. Адсорбция в данном случае происходит под влиянием поляризации неактивных углеводородных молекул электрическим полем металлической поверхности. Прочность и устойчивость такой- адсорбированной пленки мала. Интересно, что если добавить в жидкость, состоящую из неполярных углеводородных молекул, незначительное количество поверхностно-активного вещества, то на поверхностях будет образовываться достаточно прочный граничный слой, состоящий из монослоя поверхностно-активных молекул и нескольких слоев строго ориентированных неполярных молекул углеводородов растворителя .

— хорошими моющими свойствами с целью снижения склон — ности к образованию отложений на нагретых металлических поверхностях и в системе смазки;

Действие этих присадок обусловлено образованием на трущихся металлических поверхностях различных по химическому составу защитных пленок.

Кроме рассмотренного образования возбужденных молекул в объеме газа и жидкости существует возможность возбуждения молекул по гетерогенному механизму. Хемосорбция молекул углеводорода на металлических поверхностях часто сопровождается реакциями переноса электронов:

При высоких температурах на металлических поверхностях, омываемых маслом, образуются отложения, напоминающие лак. Эти отложения имеют гладкую блестящую поверхность светло-желтоватого, коричневого или черного цвета. Они представляют собой продукты глубокого окисления компонентов масла и имеют такой химический состав: карбены и карбоиды 70—80%, ас-фальтены и гидроксикислоты до 10,%, масло и нейтральные смолы 15—25% '. Лаковые отложения неоднородны и по элементному составу. В зависимости от качества масла и топлива, от температуры и других факторов состав лака может коле-батьс^я. В среднем в лаковых отложениях содержится 81—85% углерода, 7—9% водорода и 7—9% кислорода. Причина образования лаковых отложений при окислении масел на металлических поверхностях была установлена Н. И. Черножуковым И С. Э. Крейном еще в 1932 г,. ;. Было показано, что лакооб-разные вещества представляют собой продукты конденсации гидр-оксикислот. Позднее это было подтверждено при испытании на двигателях.

В отличие от полярности, поляризуемость молекул определяется динамическими эффектами 1ц, которые возникают, когда на атомы, соединенные в молекуле 0-связью, воздействуют другие полярные молекулы, ионы или электрические поля, /^-эффект играет важную роль в процессах адсорбции и хе-мосорбции ПАВ на металлических поверхностях, несущих значительные заряды. Имеет особое значение тот факт, что /8- и /^-эффекты меняются в противоположных направлениях. Чем более полярна связь атомов, тем менее она поляризуема, т. е. чем выше разность электроотрицателыюстей атомов в молекуле, тем больше /„-эффект и тем меньше /d-эффект. Например, энергия связи С—F выше, чем у связи С—I, но последняя легче поляризуется.

Особого рассмотрения заслуживают пленки, образуемые на металлических поверхностях маслорастворимыми ингибиторами коррозии, а также противоизносными, противозадирными и противокоррозионными присадками. Адсорбционные пленки, характерные для ингибиторов коррозии экранирующего типа, имеют толщину от 0,01 мкм до 1 мм. Основную роль в их создании помимо ван-дер-ваальсовых играют адгезионно-когезионные силы. Пленки, создающиеся за счет хемосорбции, тоньше ; в их образовании первостепенную роль играют ко-валентные, координационные и ионные силы, а также электро-нодонорно-акцепторные взаимодействия.

относится склонность смазочной среды к окислению в объеме и в тонком слое на поверхности металла. Кроме окислительной стабильности моющие свойства связаны также с характером гетерогенных реакций, протекающих на границе раздела твердая фаза — смазочная среда. В данном случае под твердой фазой подразумевается как поверхность металла, так и поверхность углеродистых частиц, находящихся в объеме масла. При этом особо выделяют процессы, протекающие в тонких слоях смазочной среды на металлических поверхностях. Участие молекул моюще-диспергирующих присадок в указанных процессах, результатом чего является снижение склонности к образованию отложений, принято условно называть собственно моющим ^действием.

В рамках первого из упомянутых подходов предполагается, что образование лаковых отложений является главным образом следствием глубокого окисления кислородом, растворенным в масле, молекул, адсорбированных на металлических поверхностях. Интенсивность образования лаковых отложений достигает максимума при условии

2.5,2. Подготовка металлических поверхностей под покрытия: -обветрившие .

В зависимости от технических возможностей предприятия,где проводятся антикоррозионные работы, толщины и ода загрязнений, на поверхности, конфигурации изделия и других условий, могут быть новоль-, вованы различные опоообы очистки металлических поверхностей: механические, химические, механо-химичеокие и термичесши.

Азеотропная смесь, состоящая из 93% трихлор-этилена и 7% воды, отгоняется при 77°. У дна колонны поддерживается температура 102°. Головной продукт этой колонны затем освобождается от воды и перегоняется. Чистый трихлорэтилен необходим в первую очередь для обезжиривания металлических поверхностей, для экстракции жиров и масел, как растворитель и для дру-Рис. 148. Схема ^получения трихлорэтилена из гих целей, ацетилена.

При исследовании противоизносных свойств авиационных топлив необходимо наряду с изучением описанных выше зависимостей изучить механизм взаимодействия топлива с металлами контактируе-мых поверхностей. Многочисленные наблюдения за поверхностями трения, изучение состава продуктов износа, процессов, происходящих в тонких поверхностных слоях металлов, позволяют составить следующую общую схему взаимодействия топлив с металлами в процессе трения. Как только металлический образец погружается в топливо, на его поверхности адсорбируются поверхностно-активные молекулы гетероатомных соединений , а также молекулярный кислород и образуется тонкий граничный слой. Этот слой может воспринимать сравнительно большие, нормальные к поверхностям трения нагрузки и легко деформируется при приложении тангенциальных напряжений. При контактировании двух металлических поверхностей между ними будет находиться граничный слой из адсорбированных молекул. Если контактная нагрузка, скорость относительного перемещения и объемная температура топлива невелики, то тонкая граничная пленка выполняет роль эффективной смазки, а поверхностные слои окислов металла подвергаются в основном упругой деформации, причем деформацией охвачены очень тонкие слои окислов. При многократном упругом передеформировании окисных слоев происходит их усталостное разрушение, а на месте разрушенных окислов образуются новые вследствие окисления металла кислородом, всегда присутствующим в топливе или выделяющимся при разложении гетероатомных кислородных соединений.

Процессы трения и изнашивания металлических поверхностей в условиях граничной смазки очень сильно зависят от газовой среды зоны трения. Исследования трения и износа металлов при устойчивой граничной смазке показали, что в газовой среде, не содержащей кислорода, происходит схватывание и заедание металлических поверхностей. В газовой среде, содержащей кислород, изнашивание при граничной смазке происходит без схватывания и заедания.

Электролитические покрытия латунью, висмутом, сурьмой, кобальтом, серой выполняют роль твердых смазок при трении металлических поверхностей с малыми скоростями относительного перемещения и высокими удельными давлениями; эффективно предотвращают схватывание металлов. Режимы электролитического покрытия разработаны проф. Н. Л. Голего.

Паротурбинные установки эксплуатируются в различных областях техники, на электростанциях, морских и речных судах, в железнодорожном транспорте, в насосных и т.д. Топлива для топок судовых и стационарных котельных установок, а также для промыш — ленных печей получают смешением тяжелых фракций и нефтяных остатков, а также остатков переработки углей и сланцев. Наиболее широко применяют котельные топлива нефтяного происхождения. Качество котельных топлив нормируется следующими показателями: вязкость — показатель, позволяющий определить мероприятия, которые требуются для обеспечения слива, транспортировки и режима подачи топлива в топочное пространство. От условий распыливания топлива зависит полнота испарения и сгорания топлива, КПД котла и расход горючего. Величина вязкости топлива оценивается в зависимости от его марки при 50 и 80 "С в °ВУ. Температура вспышки определяет условия обращения с топливом при производстве, тран — спортировке, хранении и применении. Не рекомендуется разогревать топочные мазуты в открытых хранилищах до температуры вспышки. Основную массу котельных топлив производят на основе остатков сернистых и высокосернистых нефтей. При сжигании сернистых топлив образуются окислы серы, которые вызывают интенсивную юррозию металлических поверхностей труб, деталей котлов и, что ьедопусти мо, загрязняют окружающую среду. Для использования в технологических котельных установках, таких, как мартеновские печи, г ечи трубопрокатных и сталепрокатных станов и т.д., не допускается г рименение высокосернистых котельных топлив.

При движении нефти по трубопроводам и аппаратам соли и пески вызывают сильную эррозию металлических поверхностей. В случае переработки эмульсионных нефтей повышается расход топлива, понижается его теплопроводность, значительно уменьшается коэффициент теплопередачи технологического оборудования. Кроме того, сокращается пробег технологической установки, требуется часто ее останавливать для чистки или замены аппаратов, вышедших из строя , на новые.

химическую, т. е. свойство смазки не уплотняться, не образовывать корок и кислых соединений и не выделять масла в результате окисления при повышенных температурах. Химическая стабильность имеет первостепенное значение для эксплуатации смазок. Особенно важно применять химически стабильные смазки для защиты металлических поверхностей от коррозии в точных приборах и механизмах, а также в узлах трения, работающих в напряженных условиях.

Кислые и щелочные соединения, находящиеся в свежих консистентных смазках, а также кислые соединения, образующиеся при длительном хранении или при применении смазок в результате воздействия кислорода воздуха и высоких температур, вызывают коррозию соприкасающихся с ними металлических поверхностей. Степень коррозионности зависит от количества и характера кислых и щелочных соединений, марки металла и температуры окисления.

Температура стенок камеры сгорания и днища поршня у различных двигателей находится в пределах 250—400 °С, а на впускных или выпускных клапанах она значительно выше. При таких температурах под действием кислорода воздуха и каталитического влияния металлических поверхностей масло претерпевает глубокие изменения, в результате чего образуются нагары. Возникновение нагаров начинается с накопления на горячих деталях тонкого, слоя асфальтено-смолистых лаковых отложений, которые и являются связующей средой, удерживающей на