справочник (550668), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Газовыделение — важное свойство дла вакуумной техники. Скорость газовыделения материала — характеристика, необходимая для научно-обоснованного расчета вакуумной системы. В вакууме при 20 С и ниже происходит выделение газа, растворенного в кристаллической решетке материала — водорода, а также газов, десорбирующнхся с поверхности.
Источники иаводораживання могуг быть различными. В прокате металла таким источником является главным образом электрохимическое наводораживание при горячей обработке; в органических материалах — разрушение водородных связей. Газы на поверхности металла адсорбируются либо из атмосферы (Нз, Оз, НзО), либо появляются в результате химического взаимодействия адсорбированного кислорода с водородом нли углеродом (НзО, СО, СОз). Газовыделение материала определяют по методу потока с диафрагмой постоянной проводимости [17).
Скорости газовыделения Д, и парциввьные давления р, рассчитывают по экспериментальным масс-спектрам, которые многократно определяют прн длительном вакуумировании в высоком вакууме при постоянной темперкгуре: где р,, р, р, — парциальное давление дго газа в камере с образцом, в камере без образца х ф н 2 (фои) н в насосе соответственно, Па; г"- площадь поверхности образца, м; м — сопроз тивление диафрагмы длл!-го газа, с/м . Суммарная скорость газовыделения Д~=~Д,. Дла предварительной оценки газовыделения используют скорость газовыделения Д в азотном эквиваленте, которую рассчитывают по манометрическому давлению в испьпательной камере и молекулярной массе азота: 439 Д, м.Па/с р (Фе+р ) 0мВ р \м» 10-4 где р — давление, измеренное манометром, Па; з' ю„, — сопротивление диафрагмы дяя азота, с/и .
-7 10 Для металлов суммарная скорость газовыделения в 1,5-2 раза больше скорости в азотном эквиваленте. Кинетнка изменения скоростей вьщеления каждого газа, а также суммарной скорости газовыделения для коррозионно-стойкой стали показана на рис. 6.20. Скорости газовыделения (суммарные и в азотном эквиваленте) длл отожженных углеродистых сталей (табл. 6.77) уменьшаются с Рис.
6.20. Кннетика изменения скорости;ященко к.рр . н,Окой Увеличением содеРЖ УглеР да С Р встали 12Х18Н10Т в пронессе вакуумиро- тельная низколегнрованная сталь 1ОХСНД ванна при 20 С практически имеет ту же скорость газовыделения, что и углеродистая сталь с таким же содержанием углерода, но в три раза выше коррозионную стойкость во влажной атмосфере. Закалка У10, сопровождающаяся полиморфным превращением, резко увеличивает прочность стали, но при этом растет газовыделение 1221. Титан ВТ1, растворяющий водород в больших объемах, имеет очень незначительную скорость выделения водорода прн 20 С, а следовательно, малую суммарную скорость газовыделения, значение которой, как и у меди М1, близко к значениям скорости газовыделения и коррозии для аустенитных коррознонно-стойких сталей.
Однако титан и медь как конструкционный материал уступают сталям по модулю упругости, вследствие чего снижается жесткость конструкции. Табзвеа 6. 11 Скорости газевыяеленвв а вакууме ири 20 С листевеге иреката из сталей, меди и титина, обработанных резанием 117, 20, 221 1О 10 0 5 10 15 20 25 т,ч 440 Окончание вобл. 6. 11 Примечание. В числителе приведены значения Д посхе 5; а в знаменателе после 1О-часового ммуумирсваиил. Химическое и термическое окисление листовой коррозионно-стойкой аустенитной стали !2Х18Н!ОТ (табл. 6.78) создает тонкие оксидные пленки на поверхности, лвллизщнесл барьером длл диффузии водорода, уменьшает скорость гвзовыделенил.
Особенно зффективно окисление при 600 С, 3 ч (выдержка попеременно в водороде и в вакууме по 30 мин). !2 !О,м Па/е 12к 1О' д 1О' и Пе/с Режим еккслеинк н о со+и Нг Травление Нз8О, 80 ГО 70 Г2 230 26 80 4,0 ПО 12 13 ч 5,0 1,2 5,5 1,0 4,8 0,4 16 2,7 9,0 1,5 13 ч 1,2 1,0 4,5 1,2 2,0 0,6 4,0 1,5 8,0 2,9 4,0 0,9 2,2 0,47 1,2 0',26 7,8 1,7 4,5 0,9 100 С, 1 ч, вал!ух 13 ч 3,0 0,2 1,7 0,12 3,5 0,45 7,5 0,77 5,0 О',5 13 ч 1,0 0:,1 0,14 0,03 0,3 0,13 1,8 0,26 1,0 0,15 !Зч 0,6 0,1 1,2 0',25 0,24 О',1 2,5 0,47 1,6 0,25 132 сут То же 600 С,Зч, Нз/ уум 0',3 О,!0 1,0 0:,03 0,14 0,02 2,0 0,17 0,8 0,08 13ч П р и м е ч а и и е. В чвслигеле — после 5; а в знаменателе — после 30-часового аакуумарсааииа.
Выдержка по 30 мин попеременно в водороде и е вакуума Пассиви- роааиие н!чоз Тобакко б. 18. Скерестн газевьглелеиви в вакууме ири 20 С лвстевеге иреката вз стали 12Х18Н10Т !17, 22, 24! 100 С, 50 ч„кащук 600 С, 3 ч, вакуум д ю', пыс Марка Со+я Н Нзо и Па/с 1О 1,4 16 3,4 4,3 0,5 5,0 1,3 6,0 1.5 Травление+ пассиви- рование 08Х13 2,4 0,6 й3 1,9 4,5 1,О 3,5 0,75 2,3 0,45 08Х17Т То ие Оюкление 600 С, 3 с, Нз/вакуум; выдеркка 13 ч на воздухе 1,0 0,1 0,4 0,02 0,6 0,04 2,1 0:,25 1,1 0,18 7,0 2,0 5,0 0,6 1,75 2,5 7,0 1,2 5,0 0,6 Травление+ пассивя- роваиие 12Х17 !2 1,8 7,6 1,0 17 1,9 3,5 0,7 6,0 0,1 15Х25Т Шлнфоваине !4 3„3 7,0 3 1О 1,8 8,0 1,3 27 6,2 Травлеяие+ пассиви- роваиис Окясленнс, 150 С, 1 ч; воздух 0,5 0.2 1,0 0,4 0,7 0:,3 0,9 0,2 2,6 0,9 Окисление !50 С, 1 ч, воздух; вмлсркза 4 суг.
на воздухе 4,0 1.5 8,0 2,! 10 3,5 6,0 1,0 18 4,2 П р и м е ч а н н с. В числителе — после 5; а в знаменателе — после 30 часового аакуумнроааппа. Способ обработки давлением и способ очистки поверхности вливют на газовыдслсние листового проката (табл. 6.80 и 6.81).
Таблица б.80. Скересть газовыделения в вакууме при 20 С листевеге проката ю стали 12Х18Н10Т в зависимости ет сиесеба еге иелученнн 123) П р и м е ч а н и с. В чнсшпеае — после 5; а в зяамснателс — после 30-часового аахуумироааняа. Хромисп ю коррознонно стойкие стали (табл. 6.79) практически не уступаот хромоникелевым аустенитным сталвм по уровню газовыделеннв и коррозиоиной стойкости. Недостппвм нх следует считать несколько более низкую ударную низкость при криогенных температурах.
Таблица б. 18 Скересть газовыделения а вакууме яри 20 С лнстеаеге проката ю керрезиеине-стейких сталей 117) Тайлипа6.81. Скересть газевыделеиии в вакууме ирн 20 С хеледиеивтаией пистолей стали 32Х18Н10Т весле кимичсскей счастии иеверлиестн (23) П р н и с ч а н н с. В чнслнгслс — после 5-, а в знаменателе — после 30-часового вакуумнрованик. Табллца 6.82. Скересть гезевыдслении в вакууме нри 20 С алюминии и «ге силаева )24) Д 10 .и Пв/с 1)з !О' Д !о' Марка салака, слссоа еслучьннл Свсссп счрсткн нз но и Па/с 200 !1 250 7.0 120 2.0 300 12 570 2,0 Травление НаОН АД1, прокатка 9 2,2 11 1,4 !О 0,8 30 4,4 15 2,6 Травление + пассивнроаа- нис в Н)40з Окисление 400 С 1 ч, воз- дух 0,6 0,3 0,7 0,16 1,4 0,46 0,7 0,3 Ннжс фона 7,1 1.! 5,9 0,22 9,3 О,В7 6,0 0,9 23 2,2 То жс после 2,5 суг. ао влажной атмосфере 43 Г8 33 ГО 52 4,0 128 32 80 Г8 АК12, литье под дав- лением Травление+ пассивнро- ванис зв Г2 ЗЗ 8 6,4 0,2 77 20 45 1О АК12, вакуумный псрсвлае То же 14 2,2 14 2,2 28 4,4 19 3,2 Ниже фона П р и и с ч а н н е.
В числителе — после 5-, а в знаменателе — после 30-часового вакуумнроеаюи. 443 Алюминий и его сплавы являются хорошимн конструкпнонными материалами для вакуумной техники. По скорости газовыделения (табл. 6.82, 6.83) и коррозионной стойкости во влажной атмосфере они достаточно близки коррозионно-стойким спшям, уступая им по жесткости, но превосходя в теплопроводности.
Окисление, так же как н для коррозионно-стойких сталей, уменьшает скорость газовыделения. По сравнению с техническим алюминием скорость газовыделения несколько больше у силуминов (АК12) н сплавов типа АМг. Таблица б. ВЗ. Скаресть газеаыделеаап наале 10-часеаеге еекуумиреааиин ара 20 'С екиглеииых алюминии а еге салеаеа (17, 24) !2з 1О' 12 .ю' !2 1О, м Па/с Тмпщп/ь мсм. и допоп- пптельпсе обработка Оспсес (стась) Способ пммссп/и поармтпе Нто СО+и, м Пс/с ~3 0,8 2,0 75 9,0 32 4,5 50 6,0 35 2,5 08 Диффузионное хроми- рованне 4,5 0,7 8,5 0,3 3,5 0,5 12 ГВ 6,0 1,0 20 22 !О 0:,б 0,2 8,0 2„0 31 Г2 Ионное насыщение, 550 С (хроморганика) 16 3,3 70 11О 17 90 13,5 34 6,0 Ионное езотнроевнне (!Ч +356Нз,400 С, ! ч) 15 1,5 1,5 2,2 520 42 80 28 90 Г3 690 83 350 40 Ионное насыщение, !80'С(«р Д р ) Окисление, 200 С, 6 ч, воздух 50 6,6 240 30 340 51 38 6 180 28 60 15 Окисление 400 С, ! ч, воздух+ выдержка 2,5 сут.
нв воздухе 1О !.5 9,0 0,3 24 6,0 4,0 4,2 9,0 3,0 Гатопламенное напыле- ние алюминием 10 0,9 9,7 2,0 21 2,9 11 Г5 Вмглажнеание ездками П р н и е ч а п и е. В числителе — после 8; а в знаменателе — после 30-часового еакуумпровапия. Диффузионное стойкое хромированис низкоуглеродистых сталей уменьшает скорость газовыделениа (табл. 6.84). Нанесение покрытид проводдт при высоких температурах (более 900 С), что ограничивает его применение длл сварных конструкций. Тоблпца 6.86 Скорость газеаыделеиаи а вакууме ирм 20 С керрезненне-стайках слееа а иекрытай не иизкеуглередистых стелах (17, 2Ц Ионное насыщение в тлеющем разряде предпочтительнее, так как поверхность металла нагревается до более низких температур.
Длл оптимальных режимов ионное насыщение хромом из хроморганики (при 550 С), ионное азотированне (при 600 С), а также ионное насыщение кремнием нз кремнийорганики (при 180 С) несколько увеличивают скорость газовыделения (в 1,3; 2,5; 2,7 раз соответственно), ио создают коррозионностойкое во влажной атмосфере покрытие. Эффект повышения коррозионной стойкости наибольший у хромированных покрьпий.
Газопламенное напыление алюминием создает на поверхности низкоуглеродисгой стали коррозионно-стойкий слой, ио длл устранения эффекта шероховатости необходимо выглаживание валками или легкое окисление. Эмали (табл. 6.85), фторопласпа, лаки (табл. 6.86) эффективно повышают ксррощониую сгойкость сталей, но при этом скорость газовыделеннл возрастает на несколько порлдков.
Причем в отличие ст металлов коррозионнаа стойкость растет с увеличением толщины покрытия, а на скорость гвзовыделенил влилст не только режим нанесения покрытия, но и условна эксплуатации. С увеличением влажности и длительности выдержки скорость Таблица 685. Скересп газевывеленнн в вакууме нрн 20 С керрезненне стейкнз эмалей ня ннзкеугяереднстей лисзевей стали 18) ' В чнсаатсле — после 5; а в знамскатеае — после 50-чассвого аакуумнроааннл. газовыделения в вакууме растет.
Кратковременный ннзкотемпературный нагрев в таких случаях уменьшает зту скорость (см. табл. 6.86). Таблица 6.86. Скересть газевыделеини н вакууме нри 20 С ерганнческнз вскрытий на стали СгЗ после нагрева в течение 1 ч (2Ц Трн слоя. Скорость газовыделения полимерного материала (каучук, резина. прорезиненная ткань. фтороплвст и др.) больше, чем стали, и зависит от толщины материала (табл. 6.87, 6.88).
Табянцл6. 87. Скереезь газеаыдваении каучука н резины несла вакуумиреиаиии нри 40 С, 20 ч (1 1О", Пас 1)з 1о' д 1о' толам аз, им Матсраал и Па/с Нз со+и НзО Каучук ВКИ-ЗВ коричневый 0,4 О,б 0,8 8,0 3,9 15 0,4 23 !О 0,5 0,6 1,3 0,4 7,7 32 9,3 35 6,0 25 35 8,0 5,0 14 1,0 1,0 0,6 60 25 15 85 38 18 19 5,5 2,0 3,0 3.5 2.5 1,б 0,4 ЗО 10 6,0 Резина: зеленая светло-серая белая двухслойная Прорезиненная ткань 7889: белая серо-зеленая светло-зеленая тсмио-зеленая Резина, дублированная тканью: черная иелто-красива красная 0,7 0,7 1,5 1,4 0.3 0.45 0,6 0,6 18 13 24 20 0.5 1,8 5,0 15 2,0 2,5 4,0 10 0,8 0,8 1,0 3,0 0,4 0.4 0,1 1,4 0,1 0,1 0,8 1,8 0,4 0.3 1.0 !.2 19 1б 3! 40 11 8.3 16 53 3,5 5,0 1! 14 4,0 2,5 8,0 20 Таблица 6.88.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
