Большая техническая энциклопедия
1 2 3 4 6
C J W Z
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ТА ТВ ТЕ ТИ ТО ТР ТУ ТЩ ТЯ

Термический перенос - масса

 
Термический перенос массы является наиболее опасным и часто встречающимся на практике процессом: в горячей зоне жидко-металлического контура происходит растворение твердого металла в жидком, а в холодной зоне выделение кристаллов из раствора. Незатухающий характер термического переноса массы - главная его опасность.
Процесс термического переноса массы твердого металла жидким наиболее подробно рассмотрен Уиксоном, Кламутом и др. Этот процесс возникает в системе с движущимся жидким металлом при наличии градиента температуры.
Перепады температур в системе вызывают термический перенос массы, что может сделать непригодным применение материала, который в статических условиях имеет весьма малую предельную растворимость.
В общем случае скорость процесса термического переноса массы может определяться скоростью протекания любого из перечисленных выше этапов.
Для щелочных металлов наиболее характерными видами коррозии являются изотермический и термический перенос массы.
Азот увеличивает растворимость Fe и Ni в литии и термический перенос массы, азотирует поверхностный слой некоторых нержавеющих сталей. Водород в жидком сплаве натрия с калием вызывает охрупчивание ниобия. Присутствие углерода в жидком натрии приводит к науглероживанию поверхности нержавеющих сталей, находящихся в контакте с жидким металлом.
В системах из аустенитных нержавеющих сталей на щелочных жидкометаллических теплоносителях термический перенос массы становится заметным при температуре около 500 - 600 С с разностью температур в системе порядка нескольких десятков градусов.
В энергетических установках, использующих жидкие металлы и их пары, одним из важнейших факторов воздействия жидкого металла является термический перенос массы. Это явление обусловлено наличием зон с различными температурными уровнями, определяющими различную степень растворимости твердых компонентов конструкционных материалов в жидком металле.
В жидкометаллических системах, имеющих разную температуру в различных участках, наблюдается интенсивное коррозионное воздействие среды благодаря специфическому эффекту, получившему название термический перенос массы. Этот эффект связан с увеличением растворимости твердого металла в жидком с увеличением температуры.
Эффективность натриевого охлаждения клапанов. Термический перенос массы является наиболее опасным и часто встречающимся на практике процессом: в горячей зоне жидко-металлического контура происходит растворение твердого металла в жидком, а в холодной зоне выделение кристаллов из раствора. Незатухающий характер термического переноса массы - главная его опасность.
В настоящее время из-за отсутствия необходимых экспериментальных данных трудно отдать предпочтение какой-либо из этих точек зрения. Однако необходимо подчеркнуть, что независимо от его природы процесс влияния кислорода на термический перенос массы является весьма интенсивным и его необходимо учитывать при создании установок с натриевым теплоносителем. Для того чтобы кислород не влиял на коррозию конструкционных сталей, содержание его в натрии должно составлять 0 003 - 0 005 вес.
В жидкометаллических средах коррозия происходит главным образом в результате физических процессов растворения. Различают следующие виды коррозии [4]: 1) растворение твердого металла в жидком; 2) термический перенос массы; 3) изотермический перенос массы; 4) межкристаллитное разрушение; 5) образование твердых растворов и соединений; 6) взаимодействие с примесями в жидком металле.
Этот вид коррозии представляет собой сложное явление, в котором участвуют такие процессы, как растворение твердого металла в жидком; термический перенос массы; межкристаллитное растворение; взаимодействие с примесями в жидком металле; образование твердых растворов и химических соединений.

Серьезную опасность представляют некоторые примеси, присутствующие в жидкометаллических теплоносителях. Общепризнано, например, усиление коррозионного воздействия натрия на конструкционные металлы вследствие наличия в жидком металле примеси кислорода. Относительно механизма влияния кислорода на процесс термического переноса массы жидким натрием пока нет единого мнения. По предположению Хорсли [214], при воздействии на железо натрия, загрязненного кислородом, в горячей зоне контура образуется двойная окись ( Na2O) 2FeO, которая, будучи перенесенной потоком в холодную зону, диссоциирует, так как она нестабильна при низких температурах. По мнению Б. А. Невзорова [215], усиление воздействия среды связано с тем, что кислород находится в натрии в ионной форме. Это, как он полагает, создает возможность образования непосредственно окиси железа.
При растворении атомы твердого металла переходят в жидкий теплоноситель, образуя раствор. По мере увеличения концентрации растворяемого компонента процесс замедляется, а по достижении уровня насыщения - прекращается. Этот процесс имеет место в изотермических условиях. Термический перенос массы наблюдается, когда по циркуляционному контуру существует перепад температур. Растворение в горячей зоне происходит интенсивнее, чем в остальных.
Испытание аустенитных хромоникелевых сталей при более высокой температуре показало следующее. При температуре около 650 С чрезвычайно ускоряется процесс науглероживания. Примерно при 700 С может происходить диффузионное сваривание конструкционных элементов. При 800 С наблюдается термический перенос массы, сопровождающийся межкристаллитной коррозией.
Важным фактором, влияющим на скорость растворения твердого металла, является наличие примесей в расплавленном металле. К таким примесям в первую очередь относится растворенный в жидком металле кислород. Так, например, хромоникелевая аустенитная нержавеющая сталь в расплавленном натрии в присутствии кислорода может обнаруживать межкристаллитную коррозию. Наличие растворенного в жидком металле кислорода может вызывать также термический перенос массы металла.
Схема динамических испытаний образца в качающейся ампуле. В вышеописанной установке проводят статические испытания на коррозионную устойчивость. Однако в ней могут быть проведены также и динамические испытания. Для динамических испытаний на коррозию используют разновидность термического цикла для низких скоростей и схему насоса для более высоких скоростей. Общая особенность динамических испытаний в изотермических условиях заключается в отсутствии воздействия термического переноса массы и непостоянстве скорости коррозии, которая затухает во времени. Поэтому наиболее целесообразно в изотермических условиях изучать эрозионное воздействие жидких металлов. При достаточно большом объеме жидкого металла и малом времени испытания возможен учет воздействия и от термического переноса массы.
Таким образом, коррозионное разрушение тех или иных конструкционных материалов в жидких металлах может происходить в результате протекания различных процессов. Обычно разрушение бывает следствием одновременного протекания нескольких процессов. Доля влияния отдельных процессов, их взаимодействие зависят от природы твердого и жидкого металла, температуры и ее перепада в системе, скорости движения жидкого металла и наличия в нем примесей. Однако для каждого жидкого металла, используемого в качестве теплоносителя, имея в виду его взаимодействие со сталями, можно указать фактор, который обычно доминирует в процессе коррозии. В среде тяжелых металлов - висмута, свинца и их сплавов - определяющим фактором в коррозионном поражении является простое растворение и термический перенос массы. В натрии, калии и их сплавах коррозионная стойкость зависит в наибольшей степени от примеси кислорода в жидком металле. В литии и ртути на металлы могут оказать воздействие термический перенос массы и действие примесей в равной мере.
Схема динамических испытаний образца в качающейся ампуле. В вышеописанной установке проводят статические испытания на коррозионную устойчивость. Однако в ней могут быть проведены также и динамические испытания. Для динамических испытаний на коррозию используют разновидность термического цикла для низких скоростей и схему насоса для более высоких скоростей. Общая особенность динамических испытаний в изотермических условиях заключается в отсутствии воздействия термического переноса массы и непостоянстве скорости коррозии, которая затухает во времени. Поэтому наиболее целесообразно в изотермических условиях изучать эрозионное воздействие жидких металлов. При достаточно большом объеме жидкого металла и малом времени испытания возможен учет воздействия и от термического переноса массы.
Таким образом, коррозионное разрушение тех или иных конструкционных материалов в жидких металлах может происходить в результате протекания различных процессов. Обычно разрушение бывает следствием одновременного протекания нескольких процессов. Доля влияния отдельных процессов, их взаимодействие зависят от природы твердого и жидкого металла, температуры и ее перепада в системе, скорости движения жидкого металла и наличия в нем примесей. Однако для каждого жидкого металла, используемого в качестве теплоносителя, имея в виду его взаимодействие со сталями, можно указать фактор, который обычно доминирует в процессе коррозии. В среде тяжелых металлов - висмута, свинца и их сплавов - определяющим фактором в коррозионном поражении является простое растворение и термический перенос массы. В натрии, калии и их сплавах коррозионная стойкость зависит в наибольшей степени от примеси кислорода в жидком металле. В литии и ртути на металлы могут оказать воздействие термический перенос массы и действие примесей в равной мере.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11