Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Безопасность применения титана в автоклавных процессах цветной металлургии с применением газообразного кислорода

ГЛАВА 4 ПОВЕДЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОБДУВЕ ОБРАЗЦОВ ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ ПОТОКОМ КИСЛОРОДА

4.1. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

В исследовании воздействия на металлические материалы потока кислорода околозвуковой скорости (на установке рис. 2.3) наряду с техническим титаном марок ВТ1-0 и ВТ1-1, а также титановых сплавов ВТ6, ВТ14, ОТ4 объектом испытаний служили образцы промышленных никеля (НП-2), меди (М-1), ниобия, алюминия (АД-1), магния, циркония, углеродистой (Ст-3) и хромоникелевой нержавеющей (12Х18Н10Т) сталей с поверхностью после проката или фрезеровки.

Было установлено, что при достаточно высоком давлении (Р0) в емкости 6 (рис. 2.3) воздействие истекающего из нее высокоскоростного потока кислорода на образцы титана, титановых сплавов и циркония способно вызвать их возгорание. При этом интенсивность горения и процент выгоревшей части образца с увеличением Р0 возрастают (рис. 4.1а, б).

Рис. 4.1

Образцы титана ВТ 1-0 после воздействия потока кислорода: а — Р0 = 30 МПа; б — Р0 = 40 МПа (х1,5).

Оказалось, что возгорание имеет место как при лобовом (ау а = = 90°), так и при касательном (ау а Ф 90°) обдуве образцов. На поверхности образцов, не воспламенившихся при обдуве, в месте воздействия потока обнаруживаются потухшие очаги возгорания правильной круглой формы с блестящим металлом внутри (рис. 4.2).

Рис. 4.2

Микрофотография поверхности образца титана после воздействия потока кислорода (х400)

Минимальное (критическое) давление кислорода в емкости (Ро), при котором воспламеняется тот или другой материал, существенно не изменяется при увеличении толщины образцов (от 1,5 до 4,5 мм) и оказывается зависящим (для лобового способа обдува) от расстояния (I) от образца до среза насадка и диаметра (d) отверстия.

Результаты тарировочных испытаний показали, что от указанных параметров (Z, d) зависит и величина полного давления Ри, у поверхности образца, удовлетворительно описываемая уравнением вида

где А = 0,49; В = 0,65.

При пересчете значений Р0’, полученных для различных сочетаний lad, оказалось, что критические условия возгорания образцов достигаются при определенной для каждого сплава величине полного давления кислорода Р*0 в месте воздействия потока на поверхность. Значения Р^ материалов, подвергшихся возгоранию под воздействием потока кислорода, расположенные в порядке возрастания Р*, представлены в таблице 4.1. Видно, что минимальное значение давления Pw у поверхности образца, необходимое для возгорания материала при его обдуве потоком кисло-

Таблица 4.1

Материал

ВТ6

ОТ4

ВТ 14

ВТ 1-1

Zr

ВТ1-0

К’ МПа

6,3

6,3

6,7

7,5

8,0

10,0

рода, наблюдается в случае титановых сплавов ВТ6, ОТ4 (Р* =6,3 МПа), максимальное (10 МПа) —для технического титана. Эти же материалы отличаются максимальной и соответственно минимальной прочностью (ств). (Зависимость Р* = /(ав) обсуждается в гл. 5.)

Рис. 4.3

Характерный вид свечения, наблюдаемого при обдуве образцов потоком кислорода: титан ВТ1-0, Р0 = бОМПа, d = 2 мм, I = 10 мм (а) и 60 мм (б).

Другая характерная особенность обдува образцов указанных материалов, а также ниобия и нержавеющей стали при всех углах атаки — свечение в потоке перед образцом при Рш < Р* (для титана, например, при Pw > 0,5 МПа). При малом удалении образца от среза насадка (I < 10 мм) свечение подобно вспышке (рис. 4.3а) или коронному разряду; при большем (I до 60 мм) — это вспыхивающие точки или искры, разлетающиеся от поверхности образца (рис. 4.3б). Причем, как показали результаты замеров, появление свечения в потоке практически не сказывается на температуре образца.

Рис. 4.4

Образцы титана ВТ 1-0 (XI,5) после воздействия потока кислорода: а — Р0= 19 МПа (< Р0*); б — Р0 = 20 МПа (Р0*).

Для всех материалов, включая и те, для которых возгорание металла и свечение в потоке отсутствуют, на поверхности образцов после их обдува потоком кислорода (Р00*) обнаруживается пятно (рис. 4.4а), по конфигурации и цвету напоминающее след от электрического разряда на электроде автомобильной свечи.

В одном из экспериментов замена насадка из нержавеющей стали на титановый привела к возгоранию насадка при пропускании через него кислорода высокого давления 0 = 50 МПа).

Р0 = 20 МПа, d = 2 мм, 1 = 2 мм.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы