ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕГРАФИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Применение в электротермии из "Углеграфитовые материалы " Под ядерными свойствами графита подразумеваются специфические свойства, используемые в ядерной технике, а также свойства графита во время и после облучения потоком нейтронов, лучами и т. п. [c.94] Замедляющая способность графита составляет 0,0629, т. е. быстрый нейтрон теряет 6,29% своей энергии, проходя через графит на толщину 1 см [25]. Как было указано а гл. 1, графит вообще подвергается очистке, особенно эта очистка необходима для ядерных сортов графита. Дополнительная очистка производится при повышении температуры графитизации до 3000° С как в чистом виде, так и при совмещении с газовой очисткой. В табл. 70 приведено содержание примесей в графите в зависимости от температуры обработки [26]. [c.95] Как указывается в работе [28], содержание примесей в реакторных сортах графита не должно превышать величин, приведенных в табл. 71. [c.95] Облучение графита приводит к изменению его свойств. Степень изменения свойств зависит от условий работы материала температуры облучения, интенсивности облучающих потоков, времени нахождения под облучением и т. п. Наиболее подробно влияние излучения на свойства графита рассмотрели авторы работы [25]. [c.96] Относительное изменение параметра решетки с при более высоких температурах показано в табл. 72 [210, с. 37]. [c.96] Следует отметить, что резкое увеличение электросопротивления наблюдается для температуры 30° С при потоках 2-102 нейтрон см , при большей интенсивности потока (до 8-10 нейтрон/см ) происходит насыщение и даже некоторое снижение относительной величины электросопротивления, С повышением температуры облучения интенсивность возрастания электросопротивления уменьшается. При температуре 340° С электросопротивление только в полтора раза превышает исходное. Устранение дефектов электросопротивления прк облучении может быть достигнуто отжигом при температуре 2400° С [25]. [c.97] Для графита марки ГМЗ при интегральном потоке 5-10 нейт-рон см и температуре облучения выше 300° С термическое сопротивление практически не меняется [236]. [c.98] Чем выше степень графитизации, тем резче сказывается эффект облучения. Для графитированного при 3000° С материала на основе ламповой сажи после облучения при 650° С интегральным потоком 20-10 ° нейтрон сjffi теплопроводность снизилась лишь на 60% [31]. Термическая обработка при повышенных температурах восстанавливает теплопроводность, которая была до облучения. Для каждого сорта графита имеется определенная температура возврата. Например, почти полное восстановление теплопроводности происходит при температуре отжига 1220° С в течение 6 ч [32]. Для других сортов— при 2000° С [30]. Коэффициент термического расширения при облучении в общем изменяется подобно коэффициенту теплопроводности. Для графита марки PGA в начальный момент в зависимости от интенсивности облучения, особенно при температурах 150—250° С, коэффициент термического расширения возрастает на 50—80% [25]. При повышении температуры облучения до 450—650° С коэффициент термического расширения уже практически не зависит от величины интегрального потока. Облучение весьма незначительно влияет на величину теплоемкости. [c.98] Искажение решетки графита в процессе его облучения вызывает повышение твердости, прочности и модуля упругости. Твердость возрастает в два раза при температуре облучения 56° С и увеличении потока до 1,15-10 нейтрон см . При температуре облучения 140°С твердость увеличивается только на 20% [25]. Термообработка графита при даО°С снижает твердость облученного графита до величины, близкой к твердости необлученного графита. Прочность облученного графита в зависимости от интенсивности потока вначале возрастает до максимума, который для графита марки КС при температуре облучения 30° С превышает исходные напряжения при сжатии в изгибе в 2,5—3,5 раза, а затем уменьшается до значений, приблизительно в два раза превышающих напряжения необлученного графита [29]. Аналогичная картина наблюдается для модуля упругости, величина которого также возрастает до максимальных значений, превышающих в три раза исходное [29]. По данным работы [30], модуль упругости увеличивается в два раза. Термическая обработка при температуре 2000° С восстанавливает величину модуля упругости [30]. [c.98] Процесс ползучести в графите при облучении авторы работы [25] объясняют тем, что при нагружении графита вне реактора некоторые из кристаллитов начинают испытывать два типа сдвигов обратимый и необратимый. Обратимый сдвиг (упругая деформация) в обычных условиях после нагружения не приводит к остаточной деформации. Однако облучение препятствует прохождению этого процесса в обратном направлении вследствие защемления дислокаций. Следовательно, при облучении под нагрузкой деформация, обусловленная нагрузкой, закрепляется, и в графите после окончания облучения и снятия нагрузки образуются остаточные деформации. При высокотемпературном облучении (1400° С) изменяется газопроницаемость графитов с малой величиной проницаемости. При этом у одной части графитов газопроницаемость резко возрастает (до 13 раз), а у другой— снижается до 50% [25]. Результаты исследования [16, с. 350— 359] окисления графита марок АООТ и АОНТ, облученных потоком 4-102 нейтрон/см , показали, что предварительное облучение в реакторе увеличивает скорость окисления графита при температурах 250—400° С. Отношение скоростей реакций облученного и необлученного графита уменьшается с увеличением температуры от 5—6 при 300—350° С до 2—3 при 450° С. При повышении температуры наблюдается уменьшение искажения решетки, вследствие чего и различие в окислении снижается. Ионизирующее излучение лучей с интенсивностью 610 ООО рентген/ч также повышает скорость окисления, но в значительно меньшей степени. Влияние у-лучей обусловлено, очевидно, ионизацией молекул реагирующего кислорода. Нейтронное облучение снижает энергию активации реакции окисления до 36,1 ккал/моль [16, с. 350—359]. [c.99] В области электротермии графит используется в качестве нагревателей, теплоизоляции, элементов конструкций. Нагреватели можно разделить на электроды дуговых печей и нагреватели для индукционных установок и печей сопротивления Некоторые технические данные электродов приведены в табл. 73, 74 [61]. [c.99] Кроме компактных электродов, широко применяются самоспекаю-щиеся массы. Специальные массы, для электродов ферросплавных печей спекаются в процессе работы. Если после обжига при температуре 900° С удельное электросопротивление составляет 60— 70 ом-мм 1м, то после работы в зависимости от расстояния от рабочего участка в пределах до 1,5 м электросопротивление уменьшается до 29 ом-мм 1м при комнатной температуре [80]. Температурный ход этих кривых показывает, что только в зоне максимальной рабочей температуры имеется минимум (20 ом-мм м), соответствующий температурному интервалу 800—1000° С. Остальные кривые при исследовании до температур 1400° С дают плавное снижение величины удельного электросопротивления. Самоспекающиеся электроды для крупных ферросплавных печей достигают в диаметре 2 ж и позволяют пропускать токи до 50 тыс. а [61]. Нагреватели индукционных установок представляют собой цилиндры или тигли различных размеров, изготовленные из графита. Как правило, толщина стенки выбирается в зависимости от используемой частоты тока с тем, чтобы она была больше, чем глубина проникновения. В противном случае высокочастотное поле будет частично нагревать изделие, что затруднит достижение равномерной температуры на нем. На рис. 29 представлена индукционная печь с графитовым нагревателем, а в табл. 75 приведены данные индукционных печей с нагревателями из графита [145]. [c.100] Как видно из этой таблицы, при сравнительно низких температурах упругость пара углерода над графитом ниже, чем пад карбидом молибдена. По мере повышения температуры упругости пара выравниваются (7 = 1450° К) и в дальнейшем превалирует упругость пара углерода над графитом, превышая аналогичную величину над карбидом молибдена при температурах 2000—2200° С почти в 100 раз. [c.102] Я — коэффициент теплопроводности а— коэффициент линейного расширения, град. [c.104] Однофазные печи встречаются и более крупные. На рис, 35 показана печь с трубой диаметром 200 мм, высотой 400 мм [150] высота зоны равномерной температуры составляет 200 мм. Теплоизоляция выполнена из сажи. Разрезной стакан из графита использован в однофазной печи Кролля [148]. Как видно из рис. 36, графитовый нагреватель закрепляется при помощи разрезного кольца. Однофазные печи диаметром 250—300 мм, применяе-мые как для спекания изделий, так и для горячего прессования, описаны в работах [157, 158]. Рабочая температура в этих печах для работы в вакууме 10 -f-10 мм рт. ст. составляет 2100° С, для работы в аргоне — 2500° С. Теплоизоляция — графитовая крупка. Использование однофазных печей таких больщих размеров и мощностей (до 240 кет) экономически нецелесообразно и может быть оправдано только для специфических технологических процессов. [c.106] В табл. 78 приведены некоторые данные по шахтным промышленным печам, в табл. 79 по элеваторным печам с графитовыми нагревателями, в табл. 80 по методическим электропечам [145], а в табл. 81 по электропечам, работающим как в вакууме, так и при избыточном давлении инертных газов [231]. [c.108] В качестве нагревателей могут быть использованы гибкие формы графита в виде пряжи и ткани [62, 159, 160]. Основным преимуществом таких нагревателей следует считать легкость монтажа, отсут- ствие конструктивных элементов, позволяющих компенсировать расширение компактного графита при нагреве, легкость изготовления нагревательных элементов любых форм и т. п. [c.108] Тепловую изоляцию на основе графита выбирают из материалов, имеющих малый коэффициент теплопроводности (см. гл. 2). К таким материалам можно отнести сажу, графитовую крупку различной грануляции, графитовый войлок, пенококс и др. В некоторых случаях используют графитовые экраны, как это показано на рис. 38. [c.109] Конструктивное оформление для шахтных электропечей теплоизоляции из засыпных материалов видно из рис. 35, 37, 39. [c.109] Вернуться к основной статье