Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Термостойкость материала

Термостойкость материала
Винкельман и Шотт предложили следующую формулу для характеристики термостойкости материала

(10)

где р – временное сопротивление разрыву, н/м2;
– коэффициент температуропроводности, м2/сек;
α – коэффициент теплового расширения;
Е – модуль упругости, н/м2.

Следует отметить, что формула справедлива для материалов весьма однородной и плотной структуры.

При наличии каких-либо пор или посечек термостойкость может повыситься, несмотря на понижение механической прочности. Образующиеся пустоты — поры часто позволяют отдельным зернам огнеупора свободно расшириться без накопления напряжений. Такие поры и посечки могут играть роль своего рода микроскопических температурных швов.
При большой пористости, однако, термостойкость изделия сильно снижается вследствие снижения механической прочности. Наличие в структуре огнеупора застывшей стекловидной фазы, находящейся в хрупком состоянии, снижает его термическую стойкость.
При пиропластическом состоянии в изделии не могут возникнуть большие температурные напряжения, если только колебания температуры в толще огнеупора не захватывают хрупкого состояния. Это объясняется тем, что любое возникающее напряжение гасится за счет пластической деформации. Поэтому иногда в формуле под G подразумевают модуль пластичности.

Работами ОРГРЭС по исследованию состояния огнеупорных масс при высоких температурах показано, что величина возникающего напряжения увеличивается с повышением вязкости в пластическом состоянии и с ускорением деформации. Такая зависимость позволяет связать величину термических напряжений в пластическом теле со скоростью изменения температуры. Отношение напряжений, возникающих при равенстве относительных деформации – упругой и пластической, определяется формулой

(11)

где Рупр – напряжение, возникающее при упругой деформации,
н/см2;
Рпл – напряжение, возникающее при пластической
деформации, н/см2;
τ – время деформации, сек;
Е – модуль упругости, н/см2;
η – вязкость в пластическом состоянии, н• сек/м2.

Из формулы следует, что при больших величинах вязкости и быстрых деформациях величина напряжения в пластическом состоянии может достигать величины напряжения при упругой деформации и даже превышать ее. Для некоторых огнеупорных материалов это наступает, если деформация происходит за время, меньшее 4 – 5 сек.

Величина возникающих температурных напряжений при переменном температурном режиме играет большую роль для футеровок целого ряда тепловых агрегатов, работающих при переменных тепловых условиях. Резкое изменение температуры по сечению огнеупора наблюдается в различных охлаждаемых конструкциях и теплообменниках, к которым относятся стенки керамических рекуператоров, печные и топочные стены, закрытие топочных экранов, охлаждаемые футеровки и другие.

Существует ряд методов определения термостойкости огнеупоров. Все эти методы не могут точно характеризовать разнообразные условия работы футеровки тепловых агрегатов н дают лишь сравнительные показатели.

В научно – исследовательских работах часто применяют образцы в виде кубиков и цилиндров, а в качестве критерия термостойкости – потерю механической прочности образца после 10 теплосмен. При этом образцы нагревают не односторонне, а равномерно. Для определения потери механической прочности часть образцов испытывают на временное сопротивление сжатию до нагрева, другую часть после 10-кратного нагрева и охлаждения.
Для испытания сталеразливочного припаса сифонных изделий и стопорных трубок Всесоюзным институтом огнеупоров были разработаны специальные методы. Сифонный припас, до которому происходит разливка стали, испытывают, нагревая изнутри. Это осуществляют, надвигая изделие на стержень, температура которого достигает 850°С, и, выдерживая в таком состоянии в течение 5 мин. Термостойкость оценивают по водопроницаемости образующихся трещин. Для этого образец после испытания опускают в воду и измеряют время заполнения ею внутреннего цилиндрического пространства. За другой критерий при таких испытаниях было принято время появления трещины при надвигании изделия на разогретый стержень. Между этими показателями и возникающими температурными напряжениями прямую связь установить трудно.

Попытки получить качественное равнопрочное сварное соединение

Попытки получить качественное равнопрочное сварное соединение из легированных сталей при помощи недуговых источников энергии не принесли...

Определение наилучшей формы щелевой разделки

С целью определить наилучшую форму щелевой разделки, обеспечивающую лучшее качество, равнопрочность и работоспособность многослойных сварных...

Динас

05.10.11

Основные свойства динаса как огнеупорного материала определяются свойствами отдельных модификаций, стойких при высоких температурах...