Выбор материалов для работы в условиях низких температур

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР [c.23]

Ценную информацию о сопротивлении конструкционных материалов хрупкому разрушению можно получить при ударном растяжении цилиндрических образцов с кольцевыми треш инами. Такие испытания (особенно при низких температурах) — жесткие условия для деформирования материала. Результаты испытаний являются важными показателями работоспособности материала в экстремальных условиях его работы (высокие скорости нагружения, низкие температуры, предельно-острые концентраторы напряжений). Ударному растяжению цилиндрических образцов с надрезами уже давно уделяется значительное внимание [29, 39, 1491 при выборе материала для конструкций, предназначенных для работы в экстремальных условиях. Однако ударные, испытания цилиндрического образца с кольцевой [c.171]

Известно, что качественный выбор материала для работы при низких температурах может быть осуществлен только в том случае, когда механические свойства материалов в этих условиях определяются идентичным методом испытания или в крайнем случае при условии сопоставимости методов, испытаний, используемых различными исследователями. Поэтому представляет интерес кратко рассмотреть существующие в настоящее время методики таких испытаний, особенно те, которые могут быть наиболее пригодны для исследований поведения материалов в широком интервале низких температур и получения сравнимых результатов. [c.5]

Теплоноситель, не обладающий свойством замедлителя, несет только функцию удаления тепла, получаемого в результате расщепления ядра урана в реакторе. Если же теплоноситель обладает свойствами замедлителя, то тогда он несет в реакторе две функции замедляет быстрые нейтроны до энергии тепловых нейтронов и отводит тепло. Теплоносителями в реакторе могут быть неметаллическая жидкость, газ, жидкие металлы. Обычными условиями для выбора теплоносителя являются высокий коэффициент теплопередачи, высокая температура кипения, устойчивость под действием облучения, отсутствие значительного коррозионного воздействия на конструкционные материалы при рабочих температурах в реакторе, небольшая затрата энергии на перекачку теплоносителя через реактор и весь первый контур, малое сечение захвата нейтронов, безопасность работы с теплоносителем и, наконец, его низкая стоимость. [c.177]

Такой теплообменник, как нагреватель, трудно рассчитать и, следовательно, сконструировать, поскольку нужно одновременно удовлетворять требованиям для внутренней и наружной поверхностей трубки, а они, как правило, различны. Более того, его конструкция зависит также от выбора источника энергии. Наружная поверхность трубки работает обычно в условиях установившегося течения низкого давления и высокой температуры, из-за чего в материале могут возникнуть достаточно напряженные условия, если при его изготовлении используется, например, углеводород с высоким содержанием серы. На внутреннюю поверхность трубки воздействует существенно нестационарное течение с высоким давлением и высокой температурой. Коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях трубки будут резко отличаться по своей величине, и поэтому требования к площади теплообменной поверхности практически всегда будут различными. Кроме того, имеется еще два ограничения, поскольку отношение внутреннего диаметра к наружному определяется как силовыми, так и тепловыми нагрузками и оптимальное отношение диаметров может не соответствовать требованиям, предъявляемым к площади теплообменной поверхности. К тому же все эти факторы могут противоречить требованиям, предъявляемым к величинам сопротивления трения и мертвого объема. Следовательно, еще до рассмотрения основных теоретических положений нетрудно заметить, что практические возможности и особенности конструкции нагревателя сильно затрудняют задачу исследователя. [c.248]

Выполненные работы дают основание заключить, что многие выявленные закономерности влияния методов и режимов шлифования высокопрочных сталей на их эксплуатационные характеристики справедливы и для титановых сплавов. Однако отмеченные выше специфические особенности титановых сплавов, такие как низкая теплопроводность, высокая химическая активность, способность к газонасыщению, особенно с ростом температур и др., вызывают необходимость особенно тщательно подходить к выбору параметров шлифования. При шлифовании титановых сплавов большое значение приобретает их способность к накоплению теплоты. Улучшая условия теплоотвода не только снижением температуры, но, главным образом, именно увеличением скорости теплоотвода, и по возможности исключая химическое взаимодействие сплава с материалом инструмента и средой, можно достичь меньшего искажения свойств поверхности детали. Здесь в большей мере, чем где-либо, имеет значение отработка режимов и условий шлифования не только конкретно для каждой марки сплава, но и для каждого вида его термической обработки. Кроме того, здесь велика роль наследственности— зависимости от свойств заготовки, от видов и режимов предшествующих обработок и т. п. [c.121]

Второй раздел построен в соответствии с программой курса Материаловедение . В нем даны представления о кристаллизации и строении металлов и сплавов, изменении их структуры при различных температурах, способах термической обработки и ее влиянии на физико-механические свойства. Рассмотрены конструкционные и инструментальные стали, стали и сплавы с особыми физическими и химическими свойствами. Учитывая специфику ннзкоте. шературной службы, особое, внимание уделено свойствам конструкционных материалов при низких температурах. Приведены реко.мендации по выбору материалов для работы в условиях низких температур. [c.11]

Первое направление, которое может быть использовано при создании различного рода машин и сооружений, предназначенных для работы в условиях низких температур, это выбор материалов, обладающих малой склонностью к хрупким разрушениям. К ним относятся недорогие марганцовистые стали, природнолегированные никельсодержащие и другие малолегированные стали. [c.229]

Выбор неметаллических материалов определяется прежде всего средой и температурой эксплуатации. Так, в окислительных средах возможно применение только фторопластов и асбестов. Предельной температурой для большинства полимеров является температура 40—80 °С. Некоторые резиновые прокладки работают при температурах до 110—130 °С. При более высоких температурах можно эксплуатировать асбест и асботехнические материалы (до 450—500 °С), фторопласты (до 200—250 °С), силиконовые каучуки (до 300 °С). В условиях низких температур хорошо себя проявили прокладки из фторопласта-4 (до —260 °С), силиконовых каучуков (до -80 °С). [c.120]

Все элементы, указанные в табл. 15.2, обладают прочностью на растяжение, достаточной для использования их при температуре выше 5000° К, если деформации активной зоны реактора достаточно малы однако сомнительно, чтобы карбиды этих элементов оказались пригодными для работы в условиях растяжения при высоких температурах. Для конструкций активной зоны реакторов, в которых нагрузки в основном сжимающие, потенциально пригоден любой из этих материалов. Величина поперечного сечения захвата тепловых нейтронов интересна при сравнении свойств материалов, используемых преимущественно в тепловых реакторах. Важным параметром, характеризующим замедление нейтронов до тепловых, является также значение интеграла резонансного поглощения [14]. Первый из этих параметров характеризует степень поглощения тепловых нейтронов веществом тепловыделяющего элемента по сравнению с поглощением веществом самого горючего второй параметр является мерой способности к поглощению быстрых нейтронов. Заметим, что величины макроскопического сечения поглощения тепловых нейтронов вольфрама и тантала приблизительно в 3000 раз, а рения в 1500 раз больше, чем соответствующая величина для графита. Кроме того, вольфрам, рений и тантал имеют большое количество резонансов в области быстрых нейтронов, в результате чего интеграл резонансного поглощения достигает таких высоких значений, которые практически не позволяют (с течки зрения требования критической массы) считать эти материалы пригодными для использования их в потоке быстрых нейтронов. С точки зрения нейтронной физики эффективное использование любого из этих металлов требует блочной структуры замедлителя, чтобы замедление нейтронов до тепловых энергий происходило при незначительном поглощении надтепловых нейтронов. Таким образом, выбор конструкционного материала для тепловыделяющих элементов и геометрия активной зоны реактора оказываются взаимосвязанными. С этой точки зрения рений, вольфрам и тантал являются лучшими материалами для активных зон кассетного типа с замедлителем, в то время как графит, имеющий низкий атомный вес и являющийся поэтому хорошим замедлителем, может использоваться в гомогенных смесях как в тепловых реакторах, так и в реакторах на быстрых нейтронах. [c.518]

Конструкторской документацией определяется надежность изделия — свойство, обусловленное безотказностью и ремонтопригодностью и обеспечивающее выполнение заданна ф чкций изделия в заданных условиях. Контроль обеспечения надежности следует выполнять на всех стадиях разработки конструкторской документации. Приступая к разработке, конструктор должен ознакомиться с реальными условиями эксплуатации проектируемого изделия и учитывать их при выборе материалов и комплектующих изделий, которые должны соответствовать условиям применения по нагрузочным режимам, температурному диапазону сохранения параметров работоспособности, условиям размещения, траспортирования, хранения и т.д. Нередки ошибки (приводящие к отказам), вызванные применением материалов и оборудования, предназначенных для работы в помещении, в установках, работающих на открытом воздухе, и в других климатических условиях. Следует учитывать, что при сезонном изменении даже только температуры окружающей среды могут изменяться самые разнообразные свойства элементов конструкции — от их прочности, эластичности, вязкости масел (конструкторская документация должна включать указания о сезонной смене смазочных материалов во избежание заклинивания подвижных элементов) до изменения плотности, например перевозимой жидкости (что может привести к перегрузке траспортного средства при низких температурах и пониженных прочностных свойствах металлоконструкции). Лучший способ проверки эксплуатационных качеств технического решения, заложенного в конструкции, — климатические испытания конструкции или ее элементов в рабочих условиях, в условиях транспортирования и др. Конструкция должна сохранять прочность и работоспособность. [c.17]

Обычно выбор материалов для контура водо-водяных реакторов, которые работают при максимальной температуре 300° С, делают между углеродистыми и низколегированными сталями или аустенитными нержавеющими сталями. Скорость коррозии этих материалов низкая для нержавеющей стали при оптимальных условиях она составляет 0,5 г/м в месяц или 0,0007 мм в год, в то время как для углеродистых и низколегированных сталей 1,5—3 г/м в месяц или 0,0023—0,005 мм в год. Поэтому нет особой необходимости уменьшать возникающие напряжения или улучшать герметичность в хорошо контролируемых системах. Однако значительные проблемы связаны с продуктами коррозии, которые циркулируют через реакторную систему и высаживаются на поверхность металла или вымываются с нее непрерывно или периодически в зависимости от условий работы. Эти продукты коррозии обычно присутствуют в виде изолированных частиц диаметром <1 мкм и представляют собой шпинель типа R3O4, где R — железо, никель и хром. Скорость накопления продуктов коррозии в больших реакторах может достигать 10 0 г/сут. Они могут выпадать в осадок в зонах, где нет движения теплоносителя или действуют большие градиенты давления и высокие скорости теплопереноса, и собираться на поверхности тепловыделяющих элементов, где они активируются. Осажденное вещество воздействует на активацию, гидравлику, теплоперенос и реактивность. Наиболее значительный эффект состоит в том, что они могут после облучения в активной зоне высаживаться на участках, которые плохо защищены от радиации или которые имеют лишь временную защиту и поэтому могут представлять опасность для обслуживающего персонала. Активации подвергается большинство элементов, входящих в состав стали. Но для реактора с длительным сроком службы наибольшую опасность представляет нуклид Со из-за большого периода полураспада и высокой у-ак-тивности. Поэтому необходимо уменьшатд количество продуктов коррозии и связанную с ней радиоактивность, сохраняя низкую скорость коррозии. Важно также при изготовлении контура реактора использовать материалы с минимальным содержанием кобальта. Стеллиты, которые содержат значительное количество кобальта, не должны контактировать с теплоносителем. Другие сплавы надо выбирать с учетом минимального содержания кобальта. Это особенно относится к никелевым рудам, обычно содержащим кобальт, который не всегда удается полностью удалить в процессе экстракции. Различные условия работы реакторов PWR и BWR требуют различных методов контроля коррозионных процессов. [c.151]

Выбор материалов и допускаемых напряжений для резьбовых деталей. Выбор материалов для изготовления резьбовых деталей зависит от условий работы (температура, возможность коррозии и т. п.), величины и характера нагрузки (статическая или переменная) и способа изготовления. Например, для неответственных стандартных резьбовых крепежных деталей применяют низко- и среднеуглеродистые стали обыкновенного качества. В машинах средней нагруженностн применяют резьбовые изделия из качественной углеродистой стали, в ответственных случаях при переменных нагрузках и высокой рабочей температуре (до 400 С) применяют легированные стали. При рабочей температуре 400—700° С и активной среде применяют нержавеющие стали. [c.69]

Лучшим материалом для разрезных уплотнительных контактных колец является графит, имеющий превосходную износостойкость, сравнительно низкие коэффициенты трения по большинству металлов и керамике, достаточную пластичность (модуль Юнга равен ЫО — 2-10 кПсм ). Хотя большинство графитов подвержены окислению при температурах выше 300° С, существуют марки графита с превосходной износостойкостью в окислительной среде при температурах до -1-540° С. Понятно, что при проектировании втулок, работающих в тяжелых температурных условиях, применяются легированные стали с высокой теплопроводностью и обращается серьезное внимание на выбор наиболее рациональной геометрии. Замена обычного хромирования, так успешно применяемого при низких температурах, наплавкой карбидом вольфрама или окисью алюминия также дает отличные результаты при работе с пропитанным графитом вплоть до 540° С. [c.122]

Для поперечно-обтекаемых пучков труб до последнего времени не было достаточно данных ни для введения температурного критерия, ни для обоснованного выбора определяющей температуры, которая в неявном виде учла бы влияние температурных условий. Поэтому различные авторы, располагая, по существу, одними и теми же экспериментальными материалами, приходили к различным выводам. Так, например, при составлении норм теплового расчета котельных агрегатов ЦКТИ издания 1945 г. (Л. 2] и ВТИ издания 1952 г. [Л. 3] на основе анализа экспериментальных работ по теплоотдаче В. М. Антуфьева и Л. С. Козаченко [Л. 33], Н. В. Кузнецова и В. А. Локшина [Л. 34] и ряда других даны различные рекомендации по выбору определяющей температуры в нормах ЦКТИ в качестве таковой принимается температура стенки, а в нормах ВТИ физические константы в критериях Nu и Re рекомендовано определять по различным температурам, причем коэффициент теплопроводности определяется по более высокой из температур потока и стенки, коэффициент вязкости — по более низкой, а удельный вес у или плотность р — по температуре потока. [c.63]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...