CC BY
18
сооружений, устройства кровли, теплотрасс, трубопроводов, в авиационной,автомобильной промышленности и т.д. снижение стоимости строительных работ за счет уменьшения толщины стеновых конструкций и применения отопления меньшей мощности; снижение трудоемкости и трудозатрат при ремонте кровли зданий и сооружений без снятия старого покрытия с одновременным повышением его надежности и долговечности.
Существенными отличиями предлагаемого способа утилизации экологически вредных отходов производства минеральных удобрений и фосфорной кислоты являются: разработка технологии утилизации фосфогипса без дополнительной предварительной его обработки (сушки, обезвоживания, дробления, измельчения, кислотной или щелочной обработки и др.); создание условий образования в процессе поликонденсации тепло-звукоизоляционных пороматериалов новых взаимопроникающих структур между наполнителем и полимерной смолой; использование фосфогипса в качестве активного наполнителя в различных тепло-звукоизоляционных строительных пеноматериалов; разработка новых тепло-звукоизоляционных пороматериалов с соответствующими прочностными, теплофизическими, экологическими, потребительскими свойствами, высокой стойкостью к горению и влагопоглощению; разработка непрерывной технологии утилизации фосфогипса с изготовлением профильных длинномерных изделий; разработка технологии проведения теплоизоляционных работ заливочным методом по месту их проведения; разработка технологии строительных материалов в виде блоков и плит.
«Ноу-хау» предлагаемого способа заключается в том, что в нем заложен принцип «токсичное утилизируется с токсичным». Предлагается процесс поликонденсации тепло-звукоизоляционных пороматериалов, содержащих вяжущее на основе водорастворимых фенолформаль-дегидных полимеров проводить совместно с экологически опасным промышленным отходом (фосфогипсом).
Технико-экономическая эффективность от реализации способа утилизация экологически опасных отходов производства минеральных удобрений (фосфогипса) с разработкой эффективных технологий и новых стройматериалов с соответствующими потребительскими характеристиками имеет комплексный характер:
У производителя снижения экологического налога: организация безотходной технологии; снижение
затрат по охране окружающей среды; снижение себестоимости минеральных удобрений.
У изготовителя: тепло-звукоизоляционных поро-материалов: снижение себестоимости тепло-звукоизоляционных пороматериалов в зависимости от содержания фосфогипса; изготовление экологически чистых тепло-звукоизоляционных пороматериалов; снижение энергоемкости технологии производства тепло-звукоизоляционных пороматериалов; повышение производительности труда 2-3 раза; снижение отходов производства в 3-4 раза.
У потребителя: снижение тепло-энергопотерь на эксплуатацию зданий, сооружений, трубопроводов, теплотрасс, вентеляционных воздуховодов и т.д; использование экологически чистых тепло-звукоизоляционных пороматериалов; снижение материалоемкости энергоемкости и трудоемкости проведения строительных работ; увеличением сроков службы; улучшением условий проживания и комфортабельностью.
В научно-исследовательском центре «Надежности и прочности материалов» Северо-Кавказского федерального университета разработаны опытные образцы строительных материалов на основе фосфогипса (пенопласт, газобетон, смесь для производства кирпича, перекрытий и т.д. По пенопласту на основе фосфогипса получено решение о выдаче патента на изобретение (Заявка № 2013112230/05 (018177) от 01.08.2014г.)
Работы в этом направлении продолжаются.
Список литературы:
1. Ахметов А.С., Дмитриева Н.В. Применение фосфо-гипса в дорожном строительстве // Технология минеральных удобрений. Ленинград, 1992. - с. 113115.
2. Баженов Ю.М., Шубейкин П.Ф., Дворник Л.И. Применение промышленных отходов в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1986. -54 с.
3. Воробьев Х.С. Состояние и перспективы использования вторичных продуктов и отходов промышленности в производстве строительных материалов // Строительные материалы, 1985. - № 10. с. 6-7.
4. Гордашевский П.Ф., Долгарев Л.В. Производство гипсовых вяжущих материалов из гипсосодержа-щих отходов. М.: Стройиздат, 1987. - 105 с.
5. Кержнер А.М Аналитический вестник Совета Федерации ФС РФ№ 8 (353) 2008 г.)
ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ДУГОВОЙ СВАРКИ НА ЕГО СЛУЖЕБНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Гришанова Василиса Федоровна
Студент, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г.Уфа Соавторы: Файрушин А.М., Хафизова О.Ф., Латыпов А.А.
Основными задачами современного машиностроительного комплекса в целом, и нефтегазового машиностроения в частности является повышение работоспособности оборудования при одновременной экономии материальных, энергетических и трудовых ресурсов.
На сегодняшний день с помощью сварки изготавливается и производится монтаж большей часть всех конструкций, применяемых в нефтегазовой отрасли. Это объясняется невозможностью или высокой стоимостью
получения этих конструкций при помощи других технологических процессов. Однако, совокупность механических и других свойств сварных соединений редко достигает 80...90% свойств основного металла. Сварное соединение, как правило, является концентратором напряжений, местом расположения различных дефектов и нежелательных структурных изменений. Основным методом по улучшению качества сварных соединений является применение различных типов операций термической об-
работки. В качестве общего недостатка данного типа операций можно выделить существенную энерго- и трудоемкость процесса, невозможность применения при сварке труднодоступных узлов и деталей.
В последнее время большое внимание стало уделяться ресурсосберегающим технологиям изготовления различных изделий. Одной из таких технологий является виброобработка в процессе сварки, которая позволяет повысить механические и коррозионные свойства сварных соединений ещё во время самой сварки изделия, что может в ряде случаев может снижать трудоемкость, сокращать затраты и повышать механические свойства сварных соединений.
Вибрационная обработка сварных соединений является сравнительно новым методом. По агрегатному состоянию объекта обработки (сварного шва) методы вибрационной обработки можно разделить на два типа: обработка расплавленного и кристаллизующегося металла; обработка затвердевшего металла.
Более эффективным и экономически выгодным по нашему мнению является метод сопутствующей вибрационной обработки соединений в процессе сварки, таким образом, вибрационное воздействие воспринимает не только затвердевший металл сварного соединения, но и расплавленный и кристаллизующийся металл сварочной ванны.
Проведенный литературный обзор источников, посвященных исследованию влияния упругих колебаний на расплавленный и кристаллизующийся металл, показал, что на сегодняшний день не существует общепринятого мнения о механизме сопутствующего вибрационного воз-
действия, который позволял бы объяснить весь спектр достигаемых эффектов с позиции одной или нескольких вза-мосвязанных гипотез.
В связи со сложностью и недостаточной изученностью процесса кристаллизации, эффекты от воздействия упругих колебаний на расплавленный и кристаллизующийся металл авторами, вышеназванных работ, рассматриваются отдельно друг от друга. Но по нашему мнению, такие особенности сварочной ванны, как сравнительно малый объём расплавленного металла и высокая скорость охлаждения, позволяют получить как эффекты от воздействия упругих колебаний на расплавленный металл, так и эффекты от воздействия упругих колебаний на кристаллизующийся металл сварочной ванны.
В работах [4, 7, 8], доказано, что вибрационные воздействия могут вызывать протекание в расплавленном металле следующих процессов:
- перемешивание жидкой фазы, за счёт создания разности давлений упругими волнами, что увеличивает теплопроводность в жидкой фазе, и более равномерно распределяет входящие в состав расплавленного металла включения;
- вывод растворенных в жидкости газовых включений в процессе кавитации, возникающей по причине возникновения ультразвуковых колебаний от различных элементов конструкции, что снижает вероятность образования пор, снижает активность протекания коррозионных процессов;
- повышение теплоотдачи с окружающей расплавленный металл твердой поверхности, что несколько увеличивает скорость охлаждения (рисунок 1).
Рисунок 1 - Зависимость скорости охлаждения расплава от частоты упругих колебаний (для слитка салола и
амплитуды 1мм) [12]
В работах [4, 7] установлено, что для крупных отливок эти условия обеспечиваются при частоте вибрации 50..60 Гц с амплитудой 10 мм. Однако для расплавленных объемов меньшего размера, таких как сварочная ванна, оптимальная частота для обработки в расплавленном состоянии по различным данным находится в диапазоне от 50 до 300 Гц [2, 3].
Многочисленные исследования формирования кристаллических структур, показали, что применение вибрации затвердевающих отливок и слитков сопровождается образованием на границе затвердевания огромного количества обломков ветвей дендритов, и возникновением в расплаве множества центров кристаллизации. По существу, технология вибрационной обработки стали и сплавов это не что иное, как введение в расплав дополнительной энергии упругих волн. Увеличению вибрационной энергии способствуют увеличение частоты и амплитуды
вибрации, а также плотности среды. А с увеличением мощности вводимых упругих колебаний происходит увеличение свободной энергии. Значение вибрационной энергии при формировании кристаллических структур заключается в том, что она расходуется на обламывание ветвей дендритов и создание в системе дополнительных центров кристаллизации. Выделение при этом объемов переохлажденного металла вокруг каждого из них и дальнейший их рост происходит за счет внутренней энергии системы. Здесь также необходимо отметить и то, что значительное увеличение свободной энергии системы может негативно отразиться на свойствах кристаллизующегося металла, привести к различным дефектам.
В работах [4, 12] указывается, что вибрации могут приводить к измельчению кристаллического зерна по двум причинам. Первая - это формирование вибрацион-
ных потоков жидкости, что в свою очередь вызывает смывание кристаллических зародышей от фронта кристаллизации и разброс их по всему объему. Вторая - кавитаци-онное разрушение кристаллического фронта при больших энергиях колебаний.
В работе [6] Капустин Л. П. считает, что колебания способствуют интенсивному и равномерному переохлаждению расплава по всему объему, в результате чего происходит одновременно объемная кристаллизация. Этот эффект позволяет использовать сопутствующую вибрационную обработку, как метод снижения остаточных сварочных напряжений.
Проведенные нами исследования, прямым или косвенным образом подтверждают, представленные выше, факты и гипотезы о влиянии упругих колебаний на расплавленный и кристаллизующийся металл [5, 11]. Для этого нами была проведена серия опытов по оценке влияния параметров сопутствующего вибрационного воздействия на сварной шов в процессе сварки. В качестве материалов для исследования были выбраны наиболее распространённые в нефтегазовом и нефтехимическом машиностроении стали.
Первоначально нами была экспериментально определена максимальная величина амплитуды колебаний, при которой возможен сам процесс сварки. Значительные колебания свариваемой детали делают процесс сварки практически невозможным: при ручной дуговой сварке затрудняют формирование шва, ухудшают защиту сварочной дуги, а при сварке под слоем флюса приводят к уменьшению слоя последнего. Так при амплитудах вибрации 2...2,5 мм сварной шов имел визуально обнаруживаемые дефекты.
В сварном шве возникают горячие трещины по всей длине шва, так как сталь ВСт3сп обладает хорошей свариваемостью в нормальных условиях, то они вероятнее всего образуются из-за больших высокотемпературных деформаций [10]. Поэтому нами были проведены эксперименты по сварке пластин при меньшей амплитуде вибрации 1,2.1,8 мм. Горячих трещин в сварном шве не наблюдалось, однако 30% длины сварного шва имели дефекты в виде пор (рис. 2).
Рис. 2. Дефект сварного шва (поры, свищи, амплитуда вибрации 1,2...1,8 мм, частота 50Гц)
При дальнейшем снижении амплитуды вибрации до 1,0 мм при частоте 50 Гц дефекты сварного шва визуально не наблюдаются. Проведенный ультразвуковой контроль сварных соединений также показал отсутствие дефектов.
Далее были проведены металлографические исследования металла сварного шва и зоны термического влияния
Микроструктурные исследования проводились на оптическом микроскопе МИМ-8М с увеличением в 200
раз. Результаты микроструктурного анализа металла сварных швов, полученных при сварке с сопутствующей вибрационной обработкой, показаны на рис. 3.
Из снимков микроструктуры сварного шва видно, что при вибрационной обработке в интервале амплитуд от 0,4 до 0,8 мм строение имеет мелкодисперсную и более однородную структуру, по сравнению со сваркой без обработки.
а) б)
Рис. 3. Микроструктура металла сварного шва, х200: а) без вибрации; б) амплитуда вибрации 0,4.0,8 мм, частота 50 Гц
Результаты микроструктурного анализа в зоне термического влияния при сварке с различными режимами вибрационной обработки показаны на рис. 4.
а) б)
Рис. 4. Микроструктура металла в зоне термического влияния, х200: а) без вибрации; б) амплитуда вибрации 0,4...0,8мм;
Результаты микроструктурного анализа металла в зоне, представленные на рис. 4, показывают, что с применением вибрации в процессе сварки величина зерна в этой зоне монотонно снижается, происходит его квазидробление.
Помимо технологии ручной сварки покрытыми электродами были проведены исследования и при использовании автоматической сварки под слоем флюса. Данная технология сварки даёт более качественный шов с минимальным количеством примесей и газовых включений. Режимы вибрационной обработки оставили без изменений: амплитуда вибрации 0,4..0,8 мм, частота - 50 Гц.
Таким образом, проведенные нами исследования позволяют сделать вывод об эффективности сопутствующей вибрационной обработки сварного шва и прямым или косвенным образом подтвердить гипотезы о механизмах воздействия упругих колебаний на расплавленный и кристаллизующийся металл сварочной ванны.
К отрицательным факторам, появляющимся при чрезмерном превышении энергии упругих колебаний (амплитуда вибрации выше 1 мм), можно отнести появление трещин, выплесков, кристаллизацию с появлением различного рода поверхностных дефектов, пористости и др.
Список литературы:
1. Бакши О.А., Зайнуллин Р.С. О снятии сварочных напряжений в сварных соединениях с механической неоднородностью приложением внешней нагрузки. // Сварочное производство. - 1973. - № 7. - С. 10-11
2.
Гаврилин И. В. Плавление и кристаллизация металлов и сплавов/Владим. гос. ун-т.-Владимир, 2000-260с.
Голиков И. Н., Маслеников С. Б. Дендритная ликвация в стали и сплавах. М.: Металлургия, 1977-218 с.
Ефимов В. А., Эльдарханов А. С. Физические методы воздействия на процессы затвердевания сплавов - М.: Металлургия, 1995 - 272 с. (11) Зарипов М.З. Модернизация технологии изготовления сварных аппаратов из стали 12Х18Н10Т с применением вибрационной обработки: Дис. Кандидата технических наук. - Уфа, 2010. - 132 с. Капустин Л. П. //Известия АН СССР. Серия физическая. -1950. - Т.14 - С.357-365. Кубенко В. Д., Кузьма В. М., Лунка Г. Н. Динамика сферических тел в жидкости при вибрации. - Киев: Наукова думка, 1989 - 152 с. (13) Марков, А. И. Ультразвуковая обработка материалов. М: Машиностроение, 1980. 500с. Рагульскис К.М., Стульпинас Б.Б., Толутис К.Н. Вибрационное старение. - Л.: Машиностроение, 1987. - 72 с.
10. Сагалевич В. М. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений, М.: Машиностроение, 1974-248 с.
11. Файрушин А.М. Совершенствование технологического процесса изготовления корпусов аппаратов с применением вибрационной обработки: Дис. Кандидата технических наук. - Уфа, 2003. - 121 с.
3.
4.
5.
6.
7.
9.
О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МОДЕЛЕЙ АБРАМОВА ДЛЯ АНАЛИЗА КОНФЛИКТА СИСТЕМ СВЯЗИ
Игнатченко Сергей Григорьевич
кандидат технических наук, доцент, Военный учебно-научный центр Военно-Воздушных ^л «Военно-Воздушная академия им. проф. Н.Е.Жуковского и Ю.А.Гагарина» г. Воронеж
В настоящее время исследование функционирования систем связи в условиях конфликта приобретает все большую актуальность. Разветвленность структуры сетей и значительный объем передаваемого трафика требуют адекватной оценки возможностей подобных систем с целью минимизации риска потери информации.
Модели, построенные на основе классических методов исследования операций, например марковские модели, подчас могут не вполне удовлетворять требованию
адекватности. Например, одним из важнейших аспектов, как показано в [1,2], является учет последействия в потоках событий, определяющих динамику системы. Для моделирования динамики систем с учетом рекуррентного характера потоков успешно применяются полумарковские модели. Они хорошо обоснованы в известных трудах, например [4,6]. Тем не менее, даже с учетом возможностей современной вычислительной техники разработать полумарковскую модель с количеством состояний больше
