ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тайнер Н. А. Коррозия металлов в потоке жидких фтористых соединений из "Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах " Для реализации текущих и будущих авиакосмических программ по использованию ядерной энергии в силовых установках необходимы данные по механическим и физическим свойствам конструкционных материалов в условиях, близких к эксплуатационным. Применительно к ракетам с ядерным двигателем следует учитывать влияние интенсивной радиации. Другими основными факторами являются низкая температура (жидкого водорода) и высокий (космический) вакуум. [c.92] Эксперименты проводили на фирме General Dynami s . На рис 1 показано устройство для испытания, состоящее из четырех обойм. В каждую обойму устанавливается по пять образцов, которые испытываются последовательно, каждый отдельно. Держатель и нож приспособления для испытания на срез приведены на рис. 2. Растягивающее усилие передается на четыре обоймы через две тяги. [c.93] Исходя из максимальной нагрузки испытательной-. машины (45 кН), выбраны образцы диаметром 3,9 мм. До облучения образцы нагружали, перед образцами и сзади них устанавливали дозиметры, камеру с образцами заполняли криогенной жидкостью. В процессе облучения в течение 200 ч обеспечивался стабильный ток криогенной жидкости и постоянная температура. Испытание образцов в жидком водороде проводили после облучения. [c.93] Температурная зависимость отношения Тср/сГц сплава Hastelloy С (рис. 10) имеет максимум, так что при —20 °С оно имеет такое же значение, как при комнатной температуре (0,8). После облучения сопротивление срезу заметно понижается, а предел прочности несколько увеличивается. Исследование изломов при десятикратном увеличении не обнаружило эффекта облучения. Причины и механизм влияния облучения на механические свойства достаточно сложны и не обсуждаются в данной работе. .. [c.98] В работе определено сопротивление срезу десяти сплавов (представляющих четыре типа материалов) при испытании в жидком водороде с одновременным облучением потоком нейтронов. На двойной срез испытано по четыре образца на точку. Все изученные материалы пригодны для эксплуатации в жидком азоте при дозе облучения до 5,6-10 нейтрон/см Е 1,0 МэВ). [c.99] Образцы для испытания на срез и на разрыв отбирали из одних и тех же листов за исключением образцов из титанового сплава, разрывные образцы вырезали параллельно, а образцы для испытания на срез — перпендикулярно направлению прокатки. В обоих случаях вектор нагрузки оставался параллелен направлению прокатки. [c.99] Замедленный прогресс в области силовых установок, где используются высокоэффективные фтористые и фторсодержащие окислители, обусловлен очень высокой реакционной способностью и токсичностью этих соединений. Изучены проблемы, связанные с совместимостью, обращением, хранением и транспортировкой этих жидких окислителей, а также вопросы техники безопасности. Однако количественные данные, характеризующие коррозию конкретных конструкционных материалов в контакте с этими веществами, крайне ограничены [1—10]. [c.99] При погружении во фторсодержащий реактив на поверхности металлов обычно образуется защитная пленка фторида и дальнейшее взаимодействие замедляется. Скорость реакции в большой степени зависит от состава окислителя, содержания примесей (особенно влаги), температуры, состояния поверхности материала, скорости омывающего потока окислителя [10]. При криогенных температурах химическая реакция происходит с низкой скоростью. Поэтому для получения количественных данных необходимы длительные испытания. [c.99] Коррозия ускоряется, если образцы находятся в быстром потоке жидкости при высоком давлении или когда пузырьки, имеющиеся в жидкости, попадают на поверхность образцов, что препятствует стабилизации защитного слоя. Для изучения коррозии в потоке с высокими скоростями нельзя просто вращать образец в жидкости, поскольку при этом жидкость также приводится во вращение, так что не удается точно определить действительную скорость относительного движения жидкости. В статье описаны новая аппаратура, методика и результаты ускоренных испытаний материалов в моноокиси фтора (OFj) при температуре —63 °С. [c.99] На рис. 1 показана схема установки. Она представляет собой замкнутый контур, помещенный в криостат. Установка состоит из диафраг-мового насоса, бака для демпфирования пульсации давления, камеры образцов, расходомера и вентиля. Трубопроводы изготовлены из нержавеющей стали. [c.100] Давление газа, подаваемого к насосу, на 1,4 МПа превышало давление жидкости в испытательном контуре. Насос работал с частотой 1 Гц. [c.101] После испытания образцы взвешивали, оценивали изменение диаметра отверстия и интенсивность кавитационного повреждения пластинки. [c.104] Непосредственно за отверстием течение носит ламинарный характер, поскольку скорость потока сравнительно мала. Увеличение скорости способствует турбулизации. Однако при выбранном отношении толщины диска к диаметру отверстия полную турбулентность поток приобретает лишь на расстоянии 19 мм от кромки отверстия [П]. Поэтому даже при очень высокой скорости потока течение в отверстии ламинарное. [c.104] Скорость истечения w через отверстие определяется как w Q/A , где Q — объемный расход жидкости А — площадь отверстия С — коэффициент, получаемый эмпирически. Для отверстия простой конфигурации, используемого в данных испытаниях, величина коэффициента составляет 0,76. Показания расходомера, калиброванного по воде, корректировали с учетом кинематической вязкости OF2 при —79 °С [12]. [c.104] В турбулентной струе, выходящей из отверстия, имеются быстро возникающие и коллапсирующие пузырьки. Изучено распределение скорости и интенсивности кавитации вблизи образца [11, 13]. Скорость потока резко уменьшается к периферии. Поэтому проявление кавитационного эффекта ограничено площадью диаметром 3 мм. [c.104] Захлопывание пузырьков на поверхности образца приводит к многократной пластической деформации материала и к механическому удалению защитной пленки. Тем самым скорость коррозии значительна увеличивается. [c.104] В таблице приведены условия и результаты экспериментов. Первоначальный диаметр отверстия составлял 1,09 0,1 мм, а толщина пластины с отверстием 0,62 мм. Образцы второго типа шириной 4,7 мм при толщине 0,62 или 1 мм располагались на расстоянии 5 мм от отверстия. Зона возможного кавитационного повреждения имела диаметр — 3 мм [11, 13]. [c.104] Значительное разрушение отмечается в зоне диаметром 3 мм у образцов алюминиевых сплавов. [c.105] Вернуться к основной статье