Главная -> Словарь

Микроискажений кристаллической

Приготовление алгомосиликатного катализатора в форме микрогаариков основано на способности капелек золя, образующегося при смешивании растворов силиката натрия и сульфата алюминия в определенных соотношениях, при введении в несмешивающуюся с ним среду принимать под действием поверхностного натяжения форму шариков. При обеспечении необходимого времени пребывания капелек золя в данной среде до полной их коагуляции образуются достаточно прочные гелеобразные шарики, не разрушающиеся при дальнейшей обработке. В результате экспериментальной работы в лабораторных условиях вначале на лабораторной, а затем на модельной установках производительностью 10 кг/сут найдены оптимальные условия синтеза и технология получения микрошарикового катализатора.

При повышении температуры и pll сильно увеличивалась скорость коагуляции золя. Проведя серию опытов по синтезу микрошарикового катализатора на лабораторной установке, мы выбрали концентрацию растворов жидкого стекла 1,1 н. по Na.,O и сульфата алюминия 1,1 н. в соотношении 1 : 1 при соблюдении постоянства pll образующегося золя 7,8—8,0 и его температуры 12—15 С.

Мокрая обработка микрошарикового катализатора

Активация микрошарикового катализатора, направленная на частичное замещение натрия в составе геля на Л1203, проводилась раствором сульфата алюминия. Изучено влияние концентрации сульфата алюминия и продолжительности активации. После окончания активации образцы промывались водопроводной водой, сушились и прокаливались. Готовые катализаторы испытывали на механическую прочность и каталитическую активность.

Таким образом, для активации микрошарикового катализатора следует рекомендовать раствор 0,07 н. сульфата алюминия и продолжительность процесса активации 15—20 ч.

В процессе испытания нескольких моделей с принудительным отделением мтткро1и:фик катализатора от раствора 13. В. Машнилип предложил устройство с естественным отстоем унесенных частиц, катализатора и возвратом его ни/три самой емкости для мокрой обработки. После испытаний принята конструкция емкости для мокрой обработки микрошарикового катализатора . Она состоит из цилиндрической емкости /, вместимость которой должна о'нчтечить загрузку катализатора. Верхняя часть снабжена внутренним усеченным конусом 2, обеспечивающим направление потока воздуха по центру емкости и создающим благоприятные условия для

отстоя микрошарикового катализатора в кольцевом пространство 3. Угол наклона конуса отстойной части, равный . Полученные результаты позволили рекомендовать описанный метод сушки микрошарикового катализатора, основанный на принципе непосредственного контакта катализатора с дьтмош.шг! газами, для промышленных установок.

Характеристика опытной партии катализатора. Для эксплуатации опытно-промышленной катализаторной фабрики изготовлена опытная партия алюмосиликатного микрошарикового катализатора со следующей характеристикой:

Формовка микрошарикового катализатора. Раствор жидкого стекла перекачивается в н.шорный бачок 8', откуда под давлением 0,3 МПа через змеевиковый холодильник 9' поступает в смеситель 10. Туда же из напорного бачка 8 под давлением 0,15 МПа через змеевик ,9 подается раствор сульфата алюминия. В смесителе 10 образуется золь алюмосиликата, который с помощью сжатого воздуха, разбрызгивается в формовочную колонну 11, заполненную формовочным маслом ..

Рис. 40. Определение усталостной долговечности по изменению уровня микроискажений кристаллической решетки стали 12Х18Н10Т

Рис. 41. Определение усталостной долговечности по изменению уровня микроискажений кристаллической решетки стали 12Х18Н10Т

Сильфоны УЧЭ КИП и А газопромыслового и газоперерабатывающего оборудования по конструкции аналогичны ГМР и компенсаторам и изготавливаются обычно из прецизионных диспер-сионно-твердеющих сплавов аустенитного класса типа 36НХТЮ, 68НХВКТЮ и др., обладающих особыми упругими свойствами. Благодаря особенностям геометрической формы и служебному назначению, они способны совершать значительные низкочастотные пе,; мещения под действием осевой или поперечной сил и изгибающего момента в присутствии сред, содержащих сероводород, углекислый газ и хлориды, то есть также работают в условиях малоцикловой коррозионной усталости. Причем микротопографический и фрактографический анализы вышедших из строя сильфонов УЧЭ, выполненные в УГНТУ на растровом электронном микроскопе РЭМ-200, показали, что отчетливо выраженные участки питтинговок коррозии и их плотность значительно выше во впадинах и выступах гофр. Это, по-видимому, связано с неравномерным распределением остаточных напряжений по профилю гофры при ее формировании. Определенные там же на рентгеновском аппарате УРС-55 технологически унаследованные остаточные напряжения по профилю гофры сильфона в виде микроискажений кристаллической решетки металла показаны на рис. 42. Видно, что действительно распределение остаточных напряжений характеризуется резкой их неоднородностью в областях выступов и впадин гофр, то есть там, где металл в процессе изготовления сильфона был подвергнут максимальным остаточным пластическим деформациям . В процессе эксплуата-

Поскольку развитие коррозионной усталости в нержавеющих сталях связано с чередующимися процессами локальной активации — депассивации — репассивации металла, в качестве изучаемой электрохимической характеристики был выбран потенциал нарушения пассивного состояния. Действительно, максимальный меха-нохимический эффект проявляется тогда, когда площадь растворения металла ограничена областью наибольшей деформационной активации металла. Такие условия как раз возникают в случае деформирования нержавеющих сталей, в которых активное растворение происходит с локальных участков в местах выхода плоскостей скольжения, тогда как остальная поверхность металла остается запассивированной . Повышенная химическая активность дислокаций в местах выхода плоскостей скольжения приводит к уменьшению потенциала пробоя оксидной пассивирующей пленки. Последний определяется потенциодинамическим методом при скорости навязывания потенциала 0,4 В/мин с помощью по-тенциостата в специальной ячейке прижимного типа в тех же участках поверхности образцов, где перед этим производился рентге-ноструктурный анализ. Величина потенциала пробоя фиксировалась по резкому увеличению плотности анодного тока. Для исследуемой стали 12Х18Н10Т ранее была установлена зависимость потенциала питтингообразования от степени наклепа при статическом нагружении, хорошо коррелирующая с величиной микроискажений кристаллической решетки, обусловленной изменением конфигурации дислокационной структуры .

На рис. 43 приведены зависимости микроискажений кристаллической решетки аустенитной стали 18-10 от числа циклов на-гружения в малоцикловой области, показывающие стадийность усталостного процесса, имеющую различный характер при испытаниях на воздухе и в коррозионной среде. В первом случае достижение уровня микроискажений, приводящего к разрушению, приурочено к концу усталостных испытаний непосредственно перед разрушением, во втором - этот уровень достигается на ранних стадиях нагружения. При этом обнаруживается четкая корреляция между изменениями микродеформаций кристаллической решетки и потенциалами нарушения пассивного состояния: с увеличением уровня микроискажений кристаллической решетки сплава, повышающего химический потенциал его атомов, происходит падение потенциала питтингообразования.

Рис. 43. Изменение уровня микроискажений кристаллической

С каждой стадией уровень запасенной энергии в переплетениях дислокаций увеличивается, объем клубков возрастает и повышается количество атмосфер примесных атомов. Поэтому для очередного сброса уровня запасенной энергии становится необходимой все более высокая стартовая энергия в плоских скоплениях для начала поперечного скольжения, приводящего к релаксации. Об этом свидетельствует последовательное ступенчатое увеличение уровней микроискажений кристаллической решетки перед каждым очередным релаксационным процессом, в конечном итоге приводящее к усталостному разрушению, когда энергия приложенной микродеформации превысит энергию связи атомов матрицы. При этом в приповерхностных слоях металла образуются суб-микротрещины, развивающиеся в микро- и макротрещины.

Иная картина наблюдается при коррозионно-усталостном нагружении . Далее начинают преобладать процессы поперечного скольжения и релаксации напряжений. Однако постоянное генерирование дополнительного потока дислокаций за счет поверхностной электрохимической реакции из объемов металла поддерживает высокую запасенную энергию и их плотность. Следствием этого является более плавное, чем на воздухе, уменьшение уровня микроискажений в интервале от 600 до 2000 циклов. При

этом постепенно в приповерхностных слоях металла создается высокая концентрация дислокаций и дефектов упаковки и образуется своеобразный потенциальный барьер, препятствующий дальнейшему выходу дислокаций на поверхность. Кроме того, происходит диффузионное перемещение части примесных атомов к поверхности, где они служат активными центрами закрепления дислокаций, группирующихся в малоподвижные атмосферы. Вместе с тем под воздействием циклических деформаций и хемомеханического эффекта в "запертом" объеме металла интенсивно формируются новые пачки скольжения и плоские дислокационные скопления, что приводит к резкому повышению уровня микроискажений кристаллической решетки в интервале 2-4 тыс. циклов. После очередной полосы релаксационных процессов и спада уровня микроискажений достаточно лишь незначительное его повышение, чтобы образовавшиеся ранее субмикротрещины развились в микро-, а затем в макротрещины и произошло разрушение.

Тонкие структурные изменения, происходящие при коррозионной усталости, являются следствием механохимических процессов, имеющих автокаталитический характер: деформационное упрочнение поверхности металла, повышая его химический потенциал, приводит к ускоренному механохимическому растворению запирающего слоя, то есть к стимуляции хемомеханического эффекта. Последний, в свою очередь, за счет пластифицирующего действия способствует более энергичному деформационному упрочнению поверхностных слоев металла и последующему еще более ускоренному механохимическому их растворению и повторению описанного цикла. Уровень микроискажений кристаллической решетки при этом колеблется по амплитуде более интенсивно, чем на воздухе, вызывая ускоренное коррозионно-усталостное разрушение. Коррозионно-усталостная долговечность в итоге оказывается примерно в 2 раза меньше, чем долговечность на воздухе. Наблюдается аналогичная зависимость и микротвердости от числа циклов нагружения этой стали.

ческими исследованиями реплик, снятых с поверхности исследуемых образцов 'при 750 циклах. При усталостном нагруже-нии на воздухе микродеформационные процессы связаны с интенсивным скольжением . При коррозионной усталости в среде 3%-ного хлорида натрия определяющее значение уже имеет деформационное двойникование . Такой механизм микропластической деформации путем однородного поворота решетки может быть реализован только при высокой локальной концентрации напряжений. В условиях коррозионной усталости этому, очевидно, способствовали протекающие сопряженные механохимические явления на поверхности образца. Результаты рентгенографического определения микроискажений кристаллической решетки этого сплава также подтверждают сказанное. При пересечении двойников возникают высокие механические напряжения, а для титана - значительные остаточные деформации, не свойственные для других металлов. Наличие границы между двойниковой прослойкой и материнским кристаллом, являющейся своего рода межфазпой границей двух, различно ориентированных частей металла, приводит к повышению его свободной энергии. С точки зрения микроструктуры, это сказывается на изменении сил связи атомов металла в граничной области. С термодинамической точки зрения, это увеличивает химический потенциал металла на двойникующих границах, снижает энергию активации и приводит к ускоренному коррозионно-усталостпому разрушению.