Page 69 - 07
P. 69
плавки їх обробляють за температури 963 K, 24 h. При цьому вуглець дифундує з
основного металу в наплавлений шар, утворюючи по межі сплавлення крихкий
карбідний прошарок [2], в якому під час експлуатації виникають тріщини, що
спричиняють відшарування наплавленого металу від основного. Основним чин-
ником, який сприяє такому руйнуванню, вважають водень [2]. Виявлено, що під
час роботи реактора він дифундує назовні, розподіляючись по товщині стінки
корпусу пропорційно своїй розчинності у металі наплавленого шару з аустеніт-
ною структурою та в основному металі з
перлітною. Під час зупинки й охолоджен-
ня реактора перерозподіляється і аномаль-
но накопичується у кількості, що багато-
кратно перевищує межу розчинності. Ви-
діляючись на поверхнях карбідів, водень
згідно зі законом Сівертса розвиває вели-
кий тиск і викликає руйнування [2].
Реактор – це посудина тиску, виго-
товлена зі середньолегованої сталі. Його
внутрішня поверхня захищена антикоро-
зійною наплавкою з нержавної аустеніт-
ної сталі. Товщина основного металу
0,15...0,3 m, наплавки – порядку 0,005...
0,01 m. У цьому конкретному випадку Рис. 2. Схема біметалевої стінки корпу-
основний матеріал корпусу – сталь су реактора з круговою тріщиною ра-
15Х2МФА-А товщиною х 1 = 0,119 m, а діуса а: 1 – аустенітна сталь 07Х25Н13;
2 – середньолегована 15Х2МФА-А.
наплавка – сталь 07Х25Н13 завтовшки
х 2 = 0,008 m (рис. 2). Fig. 2. Scheme of reactor bimetallic wall
Під час тривалої експлуатації під with a circular crack of radius a:
тиском водневовмісного середовища на 1 – austenitic 07Х25Н13 steel;
внутрішню стінку Р 0 = 15 МРа і за темпе- 2 – medium alloyed 15Х2МФА-А steel.
ратури T = 727 K в корпусі реактора
1
концентрація водню C ( , )x t розподіляється так [2]:
0
D K S g - D K S a / x x a
g
a
C T 0 , - x £ £ 0;
x
( )
g
e
/ x
x
D K S g + D K S a g a
a
g
C ( )x = . (15)
0
D K S g (1 x x- / ) a
g
x
C e ( )T 0 ,0 £ £ x a .
x
/ x
D K S g + D K S a g a
g
a
Тут C ( )T – поверхнева концентрація водню на внутрішній поверхні корпусу, яку
e 0
визначають через тиск водню в реакторі за законом Сівертса: C ( )T = K p ( )t ;
e 0 Sg H
D ,D – коефіцієнти дифузії водню відповідно для матеріалів 1 і 2 (рис. 2), а
g a
K , K – коефіцієнти його розчинності відповідно для цих матеріалів. Після
Sg Sa
цього робочий процес припиняється, тобто тиск спадає до нуля і корпус охоло-
ɺ
джується до кімнатної температури з постійною швидкістю T . Вважаємо, що
температура змінюється за законом [2]
T - Tt , t £ 77,4 ks,
ɺ
T ( , )x t = 1 (16)
T 0 , t ³ 77,4 ks,
де Т 1 = 727,4 K; Т 0 = 298 K. На основі відомих даних [2] побудували аналітичні за-
лежності параметрів D g , D a , K Sg , K Sa від температури Т:
75
