Konsekwencje awarii hydrodynamicznych. Konsekwencje awarii hydrodynamicznych Może prowadzić do zniszczenia

Destrukcja jest niezwykle złożonym, wieloetapowym procesem kontrolowanym przez dużą liczbę czynników. W zależności od zmieniających się warunków można uzyskać bardzo różną charakterystykę procesu niszczenia. O złożoności i niejednoznaczności zjawiska świadczy fakt, że nie ma ogólnie przyjętej definicji zniszczenia oraz ogólnie przyjętej klasyfikacji rodzajów zniszczenia.

Najogólniej awarię mechaniczną można zdefiniować jako każdą zmianę wielkości, kształtu lub właściwości materiałowych konstrukcji, maszyny lub pojedynczej części, w wyniku której traci ona zdolność do zadowalającego pełnienia swoich funkcji. Na tej podstawie można zdefiniować rodzaj zniszczenia jako proces fizyczny lub kilka powiązanych ze sobą procesów prowadzących do zniszczenia.

Rozważmy najbardziej znane próby klasyfikacji rodzajów i rodzajów zniszczeń.

prof. Starkey (W. L. Starkey) z University of State. Ohio zaproponowało system klasyfikacji wszystkich możliwych rodzajów zniszczeń. System ten opiera się na uwzględnieniu trzech czynników: (1) charakteru zniszczenia, (2) przyczyn zniszczenia oraz (3) miejsca zniszczenia. Czynniki te zdefiniowano szczegółowo poniżej. Każdy indywidualny rodzaj zniszczenia charakteryzuje się tym, jak się objawia, co powoduje i gdzie następuje. Stosując różne kombinacje tych czynników, można określić dosłownie setki rodzajów awarii. Aby bardziej szczegółowo wyjaśnić istotę tego systemu klasyfikacji, ujawnimy zawartość każdego z tych trzech czynników.

Ze względu na charakter zniszczenia można wyróżnić cztery klasy (a niektóre z nich mogą składać się z podklas):

• 1. Odkształcenie sprężyste.
• 2. Odkształcenie plastyczne.
• 3. Rozerwanie lub rozdzielenie na części.
• 4. Zmiana materiału: (A) metalurgiczna; (B) chemiczny; (C) nuklearny.

Według przyczyn zniszczenia można wyróżnić cztery klasy:

• 1. Obciążenia: (A) stałe; (B) niestabilny; (C) cykliczny; (D) losowy.
• 2. Czas procesu: (A) bardzo krótki; (B) mały; (C) ciągły.
• 3. Temperatury: (A) niskie; (B) w pomieszczeniu; (C) zwiększone; (D) ustalony; (E) niestabilny; (F) cykliczny; (G) losowy.
• 4. Wpływy środowiska: (A) chemiczne; (B) nuklearny.

W miejscu zniszczenia wyróżnia się dwa rodzaje zniszczenia: (A) objętościowe; (B) powierzchowne.

Aby dokładnie opisać dowolny rodzaj zniszczenia, konieczne jest wybranie charakterystyki procesu z określonej listy, nie tracąc z oczu żadnego z trzech głównych czynników. Na przykład, aby opisać pęknięcie, można wybrać odkształcenie plastyczne jako charakterystyczny objaw, obciążenie w stanie ustalonym i temperaturę pokojową jako przyczyny oraz objętościowy typ pęknięcia jako typ. Zatem ten typ zniszczenia można zdefiniować jako objętościowe odkształcenie plastyczne pod wpływem stałego obciążenia w temperaturze pokojowej. Ten typ awarii nazywany jest zwykle przepływem. Należy jednak pamiętać, że termin przepływ zwykle definiuje nie tylko określony rodzaj zniszczenia: termin ten ma znaczenie bardziej ogólne.

Wykorzystując wymienione klasy i podklasy trzech głównych czynników determinujących rodzaj zniszczenia, można zdefiniować wiele innych typów zniszczenia. Podane zestawienie cech procesu niszczenia wymaga dodatkowego wyjaśnienia i uszczegółowienia, zwłaszcza w odniesieniu do najniebezpieczniejszych typów niszczenia. Poniżej wymieniono dwadzieścia trzy takie rodzaje zniszczeń.

Poniższa lista zawiera najczęściej spotykane w praktyce rodzaje zniszczeń. Patrząc na tę listę, zauważysz, że niektóre rodzaje niszczenia to proste procesy, inne zaś to złożone zjawiska. Na przykład na tej liście korozja i zmęczenie są wskazane jako rodzaje zniszczenia, a wraz z tym zmęczenie korozyjne jest wskazane jako inny rodzaj zniszczenia. Dzieje się tak dlatego, że zarówno korozja, jak i zmęczenie często mają znaczący wpływ na zachowanie konstrukcji, a mechanizmy ich działania są ze sobą powiązane. Oznacza to np., że w zmęczeniu korozyjnym korozja przyspiesza proces zmęczenia, a działanie cyklicznych obciążeń zmęczeniowych z kolei przyspiesza proces korozji. Poniższa lista zawiera wszystkie powszechnie obserwowane typy uszkodzeń mechanicznych.

• 1. Odkształcenie sprężyste spowodowane obciążeniami zewnętrznymi i (lub) temperaturą.
• 2. Płynność.
• 3. Brinelling.
• 4. Pęknięcie plastyczne.
• 5. Kruche pęknięcie.
• 6. Zmęczenie: (A) wielocyklowe; (B) niski cykl; (C) termiczna; (D) powierzchowne; (E) perkusja; (F) żrący; (Q) irytujące zmęczenie.
• 7. Korozja: (A) chemiczna; (B) elektrochemiczny; (C) szczelina; (D) kropkowany (wżery); (E) międzykrystaliczny; (F) selektywne ługowanie; (G) erozyjny; (N) kawitacja; (I) uszkodzenie wodorowe; (J) biologiczne; (K) korozja naprężeniowa.
• 8. Nosić: (A) klej; (B) materiał ścierny; (C) żrący; (D) zmęczenie powierzchni; (E) odkształceniowy; (F) perkusja; (G) zużycie frettingowe.
• 9. Niepowodzenie uderzenia: (A) pęknięcie wskutek uderzenia; (B) odkształcenie pod wpływem uderzenia; (C) zużycie udarowe; (D) freon udarowy; (E) zmęczenie udarowe.
• 10. Fretting: (A) zmęczenie cierne; (B) zużycie cierne; (C) korozja cierna.
• 11. Pełzanie.
• 12. Relaks termiczny.
• 13. Pęknięcie podczas krótkotrwałego pełzania.
• 14. Udar cieplny.
• 15. Klejenie i chwytanie.
• 16. Ucieczka
• 17. Uszkodzenia radiacyjne.
• 18. Wybrzuszenie.
• 19. Wyboczenie podczas pełzania.
• 20. Korozja naprężeniowa.
• 21. Zużycie korozyjne.
• 22. Zmęczenie korozyjne.
• 23. Pełzanie ze zmęczenia.

Poniżej znajduje się krótka definicja z odpowiednimi wyjaśnieniami rodzajów uszkodzeń mechanicznych.

Odkształcenie sprężyste spowodowane obciążeniami zewnętrznymi i (lub) temperaturą. Uszkodzenie tego typu ma miejsce wtedy, gdy odkształcenie sprężyste (odwracalne) elementu, powstające pod wpływem obciążeń eksploatacyjnych i temperatur, staje się tak duże, że element traci zdolność do pełnienia zamierzonej funkcji.

Plastyczność ma miejsce wtedy, gdy odkształcenie plastyczne (nieodwracalne) elementu plastycznego, powstające pod wpływem obciążeń eksploatacyjnych, staje się tak duże, że element traci zdolność do pełnienia zamierzonych funkcji.

Brinelling, czyli uszkodzenie wgniecenia, ma miejsce wtedy, gdy siły statyczne w miejscu styku zakrzywionych powierzchni powodują pojawienie się lokalnych odkształceń plastycznych w jednym lub obu stykających się elementach, powodując nieodwracalną zmianę kształtu powierzchni. Na przykład, jeśli łożysko kulkowe zostanie obciążone statycznie w taki sposób, że kulka zostanie wciśnięta w bieżnię, odkształcając ją plastycznie, wówczas powierzchnia bieżni stanie się pofalowana. W trakcie dalszej eksploatacji łożyska mogą wystąpić niedopuszczalne drgania, hałas i przegrzanie, czyli oczywiste jest jego zniszczenie.

Pękanie plastyczne występuje, gdy odkształcenie plastyczne elementu ciągliwego osiąga taką wielkość, że rozdziela się on na dwie części. Pęknięcie następuje w wyniku procesu zarodkowania, łączenia i propagacji porów wewnętrznych, powierzchnia pęknięcia jest gładka i pofalowana.

Pękanie kruche ma miejsce, gdy odkształcenie sprężyste elementu wykonanego z kruchego materiału osiąga taką wielkość, że pierwotne wiązania międzyatomowe ulegają zniszczeniu i element dzieli się na dwie lub więcej części. Wady wewnętrzne i wynikające z nich pęknięcia szybko rozprzestrzeniają się, aż do całkowitego zniszczenia; Powierzchnia zniszczenia jest nierówna i ziarnista.

Terminem zmęczenie określa się awarię w postaci nieoczekiwanego nagłego rozdzielenia części lub elementu maszyny na dwie lub więcej części w wyniku działania cyklicznych obciążeń lub odkształceń w pewnym okresie czasu. Pęknięcie następuje poprzez inicjację i propagację pęknięcia, które po osiągnięciu określonej wielkości krytycznej staje się niestabilne i gwałtownie wzrasta, powodując zniszczenie. Obciążenia i odkształcenia, pod którymi zwykle dochodzi do zniszczenia zmęczeniowego, są znacznie mniejsze niż te, które prowadzą do zniszczenia w warunkach statycznych. Gdy wielkości obciążeń i przemieszczeń są takie, że awaria następuje po ponad 10 000 cyklach, zjawisko to nazywa się zwykle zmęczeniem wysokocyklowym. Gdy wielkość obciążeń i przemieszczeń jest taka, że ​​awaria następuje w czasie krótszym niż 10 000 cykli, zjawisko to nazywa się zmęczeniem niskocyklowym.

Kiedy w części występują cykliczne obciążenia i odkształcenia w wyniku cyklicznie zmieniającego się pola temperaturowego, zjawisko to nazywa się zwykle zmęczeniem cieplnym. Awaria zwana zmęczeniem powierzchniowym zwykle występuje w obecności obracających się powierzchni kontaktowych. Przejawia się to w postaci wżerów, pęknięć i odprysków stykających się powierzchni w wyniku działania naprężeń kontaktowych, pod wpływem których na małej głębokości w pobliżu powierzchni powstają maksymalne cykliczne naprężenia styczne. Naprężenia te powodują powstawanie pęknięć na powierzchni, powodując oddzielenie się niektórych cząstek materiału. Zjawisko to często uznawane jest za rodzaj zużycia. Zmęczenie udarowe, zmęczenie korozyjne i zmęczenie cierne zostaną opisane poniżej.

Korozja to termin używany do określenia szerokiej klasy rodzajów zniszczeń, w których część lub element maszyny traci zdolność do pełnienia swojej funkcji na skutek niepożądanego niszczenia materiału w wyniku chemicznego lub elektrochemicznego oddziaływania z otoczeniem. Uszkodzenia korozyjne często występują w interakcji z innymi rodzajami uszkodzeń, takimi jak zużycie lub zmęczenie. Wśród wielu rodzajów korozji zwracamy uwagę na następujące. Korozja chemiczna wydaje się być najczęstszym rodzajem korozji wynikającym z bezpośredniego kontaktu powierzchni części ze środowiskiem korozyjnym. Korozja chemiczna zachodzi mniej więcej równomiernie na całej odsłoniętej powierzchni części. Korozja galwaniczna występuje, gdy dwa różne metale tworzą część obwodu elektrycznego wypełnionego roztworem lub warstwą elektrolitu albo środowiskiem korozyjnym.

Korozja szczelinowa jest procesem w dużej mierze zlokalizowanym i szybko przebiegającym w szczelinach, pęknięciach lub złączach, czyli w miejscach, w których zatrzymują się niewielkie ilości roztworu w kontakcie z korodującym metalem. Korozja wżerowa to miejscowy atak, który powoduje powstawanie wgłębień i wżerów na powierzchni metalu. Korozja międzykrystaliczna charakteryzuje się miejscowymi efektami na granicach ziaren niektórych stopów miedzi, chromu, niklu, aluminium, magnezu i cynku po niewłaściwej obróbce cieplnej lub spawaniu. Tworzenie się lokalnych ogniw galwanicznych, w których osadzają się produkty korozji, prowadzi do znacznego spadku wytrzymałości materiału na skutek korozji międzykrystalicznej.

Selektywne ługowanie to proces korozji, który usuwa pierwiastek ze stopu. Przykładami są procesy odcynkowania mosiądzu i grafityzacji żeliwa. Korozja erozyjna to szybki proces chemiczny, w którym w wyniku działania substancji ściernych lub przepływów lepkich materiałów na powierzchnię materiału, w miejscu kontaktu ze środowiskiem korozyjnym, następuje ciągłe narażenie na świeży, niezabezpieczony materiał. Korozja kawitacyjna zachodzi, gdy pod wpływem ciśnienia pary wodnej na powierzchni naczynia ciśnieniowego pękają pęcherzyki i zagłębienia cieczy, co powoduje usunięcie cząstek materiału i umożliwienie środowisku korozyjnemu dostępu do świeżego, niezabezpieczonego materiału.

Uszkodzenia wodorowe, choć same w sobie nie są rodzajem korozji, są przez nie powodowane. Ten rodzaj uszkodzeń obejmuje nasycenie wodorem, kruchość wodorową i odwęglenie. Korozja biologiczna to proces korozji wynikający z działalności organizmów żywych, a mianowicie procesy wchłaniania przez nie pożywienia i uwalniania odpadów. Produkty odpadowe to żrące kwasy i wodorotlenki. Korozja naprężeniowa jest bardzo ważnym rodzajem korozji (zostanie to omówione osobno poniżej).

Zużycie to niepożądany proces stopniowej zmiany wielkości w wyniku usuwania poszczególnych cząstek ze stykających się powierzchni w miarę ich przemieszczania się, zwykle ślizgając się względem siebie. Zużycie jest głównie wynikiem działania mechanicznego. Jest to proces złożony, a raczej szereg różnych procesów, które mogą zachodzić zarówno niezależnie, jak i wzajemnie ze sobą powiązane. Efektem tych procesów jest usuwanie materiału ze stykających się powierzchni na skutek złożonego oddziaływania lokalnych ścinań, wgnieceń, zgrzewania materiału, pęknięć i innych mechanizmów.

Zużycie adhezyjne następuje w wyniku działania dużych nacisków lokalnych, zgrzewania ze sobą chropowatości powierzchni, późniejszego odkształcenia plastycznego powstającego podczas ich względnego ruchu, zniszczenia miejscowego przylegania chropowatości, usunięcia lub przeniesienia metalu. W przypadku zużycia ściernego cząstki są usuwane z powierzchni w wyniku cięcia lub zarysowania nierówności na twardszych stykających się powierzchniach lub w wyniku twardych cząstek uwięzionych pomiędzy powierzchniami. Gdy jednocześnie powstają warunki zużycia adhezyjnego i ściernego oraz korozji, procesy te oddziałują na siebie i następuje zużycie korozyjne.

Powierzchowne zużycie zmęczeniowe to zużycie zakrzywionych powierzchni, które obracają się lub ślizgają względem siebie. W tym przypadku w wyniku działania cyklicznych naprężeń stycznych na małej głębokości w pobliżu powierzchni powstają mikropęknięcia sięgające powierzchni, odrywają się makrocząstki materiału, a na powierzchni tworzą się wżery. Zużycie odkształcalne powstaje w wyniku powtarzającego się odkształcenia plastycznego powierzchni ścieralnych, prowadzącego do powstania sieci pęknięć, podczas wzrostu i asocjacji których tworzą się cząstki zużycia. Zużycie odkształceniowe jest często obserwowane pod wpływem obciążeń udarowych. Zużycie udarowe ma miejsce, gdy podczas obciążeń udarowych dochodzi do powtarzających się odkształceń sprężystych, tworząc sieć pęknięć, które rosną w taki sam sposób, jak podczas zmęczenia powierzchni. Poniżej opisano zużycie frettingowe.

Uszkodzenie udarowe ma miejsce wtedy, gdy w wyniku obciążeń przejściowych w części powstają takie naprężenia lub odkształcenia, że ​​część ta nie jest już w stanie spełniać swojej zamierzonej funkcji. Pęknięcie następuje w wyniku oddziaływania fal naprężeń i odkształceń powstałych w wyniku dynamicznego lub nagłego przyłożenia obciążeń. Oddziaływanie fal może prowadzić do powstania lokalnych naprężeń i odkształceń, wielokrotnie większych niż te powstałe w wyniku statycznego przyłożenia tych samych obciążeń. Jeżeli wielkość naprężenia i odkształcenia jest taka, że ​​część jest podzielona na dwie lub więcej części, wówczas po uderzeniu następuje pęknięcie. Jeśli uderzenie powoduje niedopuszczalne odkształcenia sprężyste lub plastyczne, to uszkodzenie nazywa się odkształceniem uderzeniowym. Jeżeli podczas powtarzających się uderzeń dochodzi do cyklicznych odkształceń sprężystych, w wyniku których pojawia się sieć pęknięć zmęczeniowych, wraz z narastaniem których obserwuje się opisane wcześniej zjawisko zmęczenia powierzchni, wówczas proces ten nazywa się zużyciem udarowym.

Jeżeli w wyniku niewielkich względnych przemieszczeń poprzecznych dwóch powierzchni pod wpływem uderzenia, które mogą być spowodowane odkształceniami poprzecznymi lub działaniem przypadkowych małych bocznych składowych prędkości, następuje fretting, wówczas zniszczenie nazywa się frettingiem udarowym. Zmęczenie udarowe występuje, gdy uszkodzenie następuje pod powtarzającymi się obciążeniami udarowymi w wyniku powstawania i rozprzestrzeniania się pęknięć zmęczeniowych.

Fretting może wystąpić na powierzchni styku dwóch ciał stałych dociskanych do siebie siłą normalną i wykonujących względem siebie cykliczne ruchy o małej amplitudzie. Fretting występuje zwykle w połączeniach, w których nie powinno być ruchu, ale w wyniku obciążeń wibracyjnych lub odkształceń nadal występują niewielkie cykliczne przemieszczenia. Zwykle cząstki materiału odrywające się podczas frettingu pozostają pomiędzy stykającymi się powierzchniami, ponieważ ich względne przemieszczenia są małe.

Zmęczenie frettingowe to przedwczesne uszkodzenie zmęczeniowe części maszyny poddawanej cyklicznym obciążeniom lub odkształceniom w warunkach sprzyjających powstawaniu frettingu. Uszkodzenia powierzchni i mikropęknięcia powstałe na skutek frettingu. pełnią rolę jąder pęknięć zmęczeniowych, w wyniku wzrostu których następuje uszkodzenie zmęczeniowe pod takimi obciążeniami, które w innych warunkach nie spowodowałyby zniszczenia. Zmęczenie frettingowe jest bardzo niebezpiecznym i podstępnym rodzajem awarii, ponieważ fretting występuje zwykle w połączeniach, których nie można zaobserwować i prowadzi do przedwczesnego lub nawet nieoczekiwanego (nagłego) katastrofalnego uszkodzenia zmęczeniowego.

Zużycie frettingowe obserwuje się wtedy, gdy zmiany wymiarów stykających się części na skutek frettingu stają się niedopuszczalnie duże lub pojawiają się koncentratory naprężeń, a naprężenia lokalne przekraczają poziom dopuszczalny. Korozja cierna ma miejsce, gdy w wyniku frettingu właściwości materiałowe części pogarszają się tak bardzo, że nie może ona spełniać swoich funkcji.

Zniszczenie pełzające ma miejsce, gdy odkształcenie plastyczne maszyny lub elementu konstrukcyjnego, narastające w czasie pod wpływem naprężeń i temperatury, powoduje zmiany wymiarowe takie, że element nie może w zadowalający sposób spełniać swojej zamierzonej funkcji. Proces pełzania można ogólnie podzielić na trzy etapy: (1) pełzanie przejściowe lub pierwotne, podczas którego prędkość odkształcania maleje; (2) pełzanie w stanie ustalonym, czyli wtórne, podczas którego szybkość odkształcenia jest zasadniczo stała, oraz (3) pełzanie trzeciorzędowe, podczas którego szybkość odkształcania w wyniku pełzania wzrasta (często dość szybko) aż do zniszczenia. Ten typ awarii jest często nazywany awarią pełzania. To, czy takie zniszczenie nastąpi, zależy od charakteru zmiany naprężenia i temperatury w czasie.

Relaksację termiczną obserwuje się wtedy, gdy w procesie pełzania, prowadzącym do rozluźnienia części naprężonej lub odkształconej, jej wymiary zmieniają się w taki sposób, że część nie może już spełniać swojej zamierzonej funkcji. Na przykład, jeśli wstępnie naprężone śruby zbiornika ciśnieniowego pracującego w wysokich temperaturach rozluźniają się w wyniku pełzania, tak że obciążenie od maksymalnego ciśnienia przekracza napięcie wstępne, a uszczelnienie połączenia zostaje przerwane, mówi się, że śruby ulegają zniszczeniu w wyniku relaksacji termicznej.

Pęknięcie podczas krótkotrwałego pełzania jest ściśle związane z procesem pełzania, jednak zależność naprężenia i temperatury od czasu jest taka, że ​​element dzieli się na dwie części. W tym przypadku naprężenia i temperatury z reguły są takie, że okres pełzania w stanie ustalonym jest bardzo krótki lub całkowicie nieobecny.

Szok termiczny ma miejsce wtedy, gdy gradienty pola temperatury występujące w części są tak duże, że w wyniku zmian temperatury rozpoczyna się deformacja, płynność lub zniszczenie.

Zatarcie występuje wtedy, gdy dwie powierzchnie ślizgające się po sobie poddawane są takim obciążeniom i temperaturom, a prędkość poślizgu, smarowanie i warunki środowiskowe są takie, że w wyniku znacznego odkształcenia plastycznego chropowatości powierzchni następuje ich zgrzanie, zerwanie i zarysowanie. następuje znaczne zniszczenie powierzchni i przeniesienie metalu z jednej powierzchni na drugą. Zacieranie można uznać za bardzo intensywny proces zużycia adhezyjnego. Gdy procesy te prowadzą do znacznego osłabienia połączenia lub odwrotnie do jego zatarcia, mówimy o uszkodzeniu połączenia w wyniku zatarcia. Zacieranie to zasadniczo intensywny proces zakleszczania, podczas którego stykające się części są praktycznie zespawane, a ich względny ruch staje się niemożliwy.

Uszkodzenie odpryskowe ma miejsce, gdy część materiału samoistnie oddziela się od powierzchni części, co powoduje utratę normalnego działania elementu maszyny. Np. płyta pancerza ulega zniszczeniu w wyniku odpryskiwania, gdy pocisk uderza w zewnętrzną powierzchnię osłony pancerza, w płycie powstają fale naprężeń, które prowadzą do odpryskiwania części materiału od wewnątrz, co samo w sobie staje się śmiercionośnym pociskiem. Innym przykładem uszkodzeń spalacyjnych jest awaria łożysk tocznych lub zębów przekładni na skutek opisanego wcześniej zjawiska zmęczenia powierzchniowego.

Awaria na skutek uszkodzeń radiacyjnych oznacza, że ​​w czasie narażenia na promieniowanie nastąpiły takie zmiany we właściwościach materiału, że dana część nie może już spełniać swoich funkcji. Zazwyczaj zmiany te wiążą się z utratą plastyczności w wyniku napromieniania i powodują początek procesu tego czy innego rodzaju niszczenia. Elastomery i polimery są na ogół bardziej podatne na uszkodzenia radiacyjne niż metale, a właściwości wytrzymałościowe tych ostatnich czasami poprawiają się po ekspozycji na promieniowanie, chociaż plastyczność jest zwykle zmniejszona.

Uszkodzenie wyboczeniowe ma miejsce, gdy przy pewnej krytycznej kombinacji wielkości i/lub lokalizacji obciążenia, a także kształtu i rozmiaru części, jej ruchy lub ugięcia nagle gwałtownie wzrastają przy niewielkiej zmianie obciążenia. To nieliniowe zachowanie prowadzi do uszkodzenia wyboczeniowego, jeśli wyboczona część nie może już spełniać swojej funkcji.

Awaria na skutek wyboczenia podczas pełzania ma miejsce wtedy, gdy po pewnym czasie w wyniku procesu pełzania powstaje stan niestabilny, to znaczy obciążenia i parametry geometryczne części stają się takie, że następuje utrata stabilności i zniszczenie.

Uszkodzenie spowodowane korozją naprężeniową ma miejsce, gdy przyłożone naprężenia powodują zlokalizowane pęknięcia powierzchniowe, zwykle wzdłuż granic ziaren, w części narażonej na działanie środowiska korozyjnego. Często powstawanie pęknięć inicjuje początek innego rodzaju procesów niszczenia. Pękanie korozyjne naprężeniowe jest bardzo niebezpiecznym rodzajem uszkodzeń korozyjnych, ponieważ wiele metali jest na nie podatnych: na przykład różne żeliwa, stale, stale nierdzewne, stopy miedzi i aluminium są podatne na pękanie korozyjne naprężeniowe w niektórych środowiskach korozyjnych.

Zniszczenie spowodowane zużyciem korozyjnym to złożony rodzaj awarii, w którym niekorzystne skutki korozji i zużycia prowadzą do utraty wydajności części. W procesie korozji często powstają twarde cząstki ścierne, które przyspieszają zużycie, a proces zużycia z kolei stale usuwa warstwy ochronne z powierzchni i odsłania świeży metal, co przyspiesza korozję. Wzajemne oddziaływanie tych procesów na siebie znacznie zwiększa ryzyko zniszczenia.

Zmęczenie korozyjne to złożony rodzaj awarii, w którym niekorzystne skutki korozji i zmęczenia łączą się, powodując awarię. Podczas procesu korozji na powierzchni metalu często tworzą się wżery, które służą jako koncentratory naprężeń. W wyniku koncentracji naprężeń następuje przyspieszenie procesu zniszczenia zmęczeniowego. Ponadto pęknięcia w kruchej warstwie produktów korozji służą jako zarodek pęknięć zmęczeniowych, które rozprzestrzeniają się w metalu nieszlachetnym. Z drugiej strony w wyniku działania cyklicznych naprężeń lub odkształceń dochodzi do pękania i łuszczenia się produktów korozji, co oznacza, że ​​środowisko korozyjne otwiera dostęp do świeżego metalu. Zatem oba procesy przyspieszają się nawzajem, a niebezpieczeństwo zniszczenia może być bardzo duże.

Uszkodzenie spowodowane pełzaniem zmęczeniowym to rodzaj uszkodzenia, które występuje w warunkach powodujących zarówno zmęczenie, jak i pełzanie. Interakcja między procesami pełzania i zmęczenia nie została jeszcze dostatecznie zbadana, ale najwyraźniej jest synergistyczna.

Inną powszechną klasyfikacją jest klasyfikacja Ya.B. Friedmana. Pierwsza cecha klasyfikacyjna w tej tabeli – charakter działania siły – jest najbardziej formalna, ale jednocześnie dość wyraźnie dzieli procesy niszczenia na kilka typów, które należy rozpatrywać osobno. W obrębie każdego z tych rodzajów zniszczeń należy oczywiście dokonać podziału według innych kryteriów stosowanych w klasyfikacji. Zatem krótkotrwałe pojedyncze pęknięcie statyczne może być kruche i plastyczne (ciągliwe), w związku z czym może zmieniać się orientacja makroskopowej powierzchni pęknięcia i wielkość strefy odkształcenia plastycznego. Pęknięcie może przebiegać głównie wzdłuż korpusu lub odwrotnie, wzdłuż granic ziaren; można rejestrować różne etapy procesu (początkowe, rozwinięte, całkowite zniszczenie), możliwe jest jednoczesne oddziaływanie środowiska itp.

Możliwe są także inne klasyfikacje rodzajów zniszczeń.

Funkcja klasyfikacji	Zniszczenie
Charakter oddziaływania siły: obciążenie zmienia się głównie monotonicznie, nie ma okresu stałego obciążenia lub jest ono małe w stosunku do okresu zniszczenia okres niezmiennego obciążenia jest proporcjonalny do okresu zniszczenia obciążenie zmienia się okresowo i wielokrotnie podczas procesu niszczenia	Krótkoterminowa pojedyncza statyka Długie, pojedyncze, statyczne i powolne Zmęczenie
Orientacja makroskopowej powierzchni pęknięcia różnymi metodami. obciążenie (rozciąganie, zginanie, ściskanie, skręcanie, wgniatanie itp.): makroskopowa powierzchnia pęknięcia jest prostopadła do kierunku +max lub +max z wyjątkowo małą odkształconą plastycznie objętością w strefie pęknięcia
Miejsce zniszczenia oceniane na podstawie stosunku wielkości strefy zniszczonej do elementów konstrukcyjnych	Submikroskopowy trzeciego rodzaju; mikroskopijne drugiego rodzaju; makroskopowe pierwszego rodzaju
Odkształcenie plastyczne poprzedzające awarię	kruchy; makrokruche, ale mikroplastyczne; Plastikowy
Strukturalny układ powierzchni pęknięcia	Wewnątrzkrystaliczny; międzykrystaliczny; mieszany
Stopień rozwoju zniszczenia	Początkowa - powierzchnia pęknięcia jest znacznie mniejsza niż pole przekroju poprzecznego korpusu; rozwinięte, w tym kompletne
Wpływ środowiska zewnętrznego	Spowodowane spadkiem energii powierzchniowej (obecność powłok niskotopliwych); spowodowane korozją; związane z promieniowaniem

Zmniejszone zużycie czynnika chłodniczego. Może wystąpić na skutek awarii urządzeń automatyzacji procesu lub błędów personelu obsługującego. Prowadzi do zmniejszenia wymiany ciepła, wzrostu temperatury obrabianego materiału, a w konsekwencji do jego rozkładu termicznego z uwolnieniem szkodliwych substancji do powietrza.

Przedwczesna wymiana siatek filtrów. Może doprowadzić do wzrostu ciśnienia wewnątrz wytłaczarki powyżej dopuszczalnego poziomu i albo do zatrzymania i przegrzania silnika, a następnie ewentualnego pożaru, lub do zniszczenia korpusu wytłaczarki

• Brak lub nieterminowe wykonanie prac naprawczych i konserwacyjnych. Może prowadzić do zniszczenia sprzętu, z możliwymi obrażeniami pracowników i pożarem. Wnioski z sekcji

W części projektu „Bezpieczeństwo Pracy” wykonano obliczenia kategorii pomieszczeń pod kątem bezpieczeństwa wybuchowego i przeciwpożarowego. Kategoria pomieszczeń warsztatowych – B2, magazynowych – B1

Zbadano właściwości toksykologiczne substancji, dobrano niezbędne środki ochrony indywidualnej i opracowano zalecenia na wypadek zatruć personelu.

Rozważane są warunki mikroklimatyczne panujące w przedsiębiorstwie, opisuje się systemy ogrzewania i wentylacji oraz oblicza się wymaganą liczbę i rodzaj urządzeń oświetleniowych.

Uwzględnia się bezpieczeństwo procesu produkcyjnego, podaje się zalecenia dotyczące zapobiegania urazom i wypadkom przy pracy.

6 Bezpieczeństwo środowiskowe

We współczesnym świecie problematyka wpływu działalności człowieka na przyrodę i środowisko jest bardzo dotkliwa. W wyniku nieprzemyślanych działań gospodarczych stabilność biosfery została zakłócona i dziś ludzkość stoi w obliczu globalnych problemów środowiskowych, takich jak zanieczyszczenie powietrza i związane z nim globalne ocieplenie, zanieczyszczenie gleby i zanieczyszczenie rzek.

Ludzkość ma obowiązek wziąć odpowiedzialność za swoje działania, więc jeśli chcemy, aby nasza planeta nadawała się do zamieszkania dla przyszłych pokoleń, musimy poważnie potraktować kwestie zanieczyszczeń.

Projektując każde nowoczesne przedsiębiorstwo, należy wziąć pod uwagę szkodliwy wpływ na środowisko, jaki może ono mieć, aby ograniczyć i zrekompensować niekorzystne skutki działalności tego przedsiębiorstwa.

Zadaniem tej części projektu jest ocena niekorzystnego oddziaływania projektowanego przedsięwzięcia na środowisko, obliczenie dopuszczalnych granic tego oddziaływania i opracowanie zaleceń dotyczących jego ograniczenia.

6.1 Emisje przemysłowe do atmosfery

Do oceny emisji do atmosfery wykorzystuje się wartości średniego dobowego i maksymalnego jednorazowego MPC oraz wartość maksymalnej dopuszczalnej emisji. MAC – wartości referencyjne, MPV – parametr wyliczany na podstawie MAC, klasy zagrożenia substancji, odległości od obszarów zaludnionych i innych obiektów przemysłowych.

MPC (średniodzienne) to średnie dzienne maksymalne dopuszczalne stężenie substancji szkodliwej w powietrzu obszarów zaludnionych w mg/m3. Stężenie to nie powinno mieć bezpośredniego ani pośredniego szkodliwego wpływu na organizm człowieka w warunkach nieokreślonego, całodobowego wdychania.

MPCmr (maksymalnie pojedyncze) to stężenie substancji szkodliwej w powietrzu obszarów zaludnionych, które przy wdychaniu przez 20 minut nie powoduje reakcji odruchowych (w tym podzmysłowych) w organizmie człowieka.

Informacje o emisjach powstających w projektowanej produkcji podano w tabeli 6.1

Ponieważ nie znamy procentowej zawartości produktów gazowych, zakładamy, że każdy z możliwych mechanizmów reakcji termicznego utleniania polietylenu zachodzi z równym prawdopodobieństwem.

(CH2-CH2) n +0,5nO2 =nC2H4O

(CH 2-CH 2) n +nO 2 = 2nCH 2O

(CH2-CH2) n +nO2 =nCH3COOH

(CH 2-CH 2) n + nO 2 =2nCO+2nH 2 0

Straty polietylenu w wyniku rozkładu termicznego wynoszą 900 gramów na tonę, jak wynika z obliczeń 2.7

Jeśli założymy, że w każdym mechanizmie rozkłada się x mol LDPE, wówczas masy produktów wyniosą odpowiednio 44x, 44x, 60x, 56x, masy zużytego tlenu wyniosą 8x, 16x, 16x, 16x. Masy LDPE rozłożonego w każdej reakcji wynoszą 36x, 30x, 44x, 40x, łącznie – 150x. Zatem x = 6 g/tonę

Z każdej tony nastąpi kolejna emisja produktów gazowych

Aldehyd octowy i formaldehyd 264 g/tonę

Kwas octowy – 360 g/tonę, tlenek węgla – 336 g/tonę. Teraz, znając wielkość produkcji wynoszącą 1710 t/rok, możemy obliczyć emisję roczną.

Pyły przemysłowe zawierają 0,5% masy surowców, tj. 8,55 ton/rok. Załóżmy, że połowa jest uwalniana do powietrza, połowa osadza się na obszarze produkcyjnym i stamtąd jest usuwana podczas czyszczenia w postaci odpadów stałych.

Tabela 6.1 – Emisje projektowanej produkcji

Źródła uwalniania substancji szkodliwych	Nazwa substancji	Ilość, t/rok	MPCss mg/m 3	MPCmr, mg/m3	Klasa zagrożenia	Metody czyszczenia
Proces wytłaczania	Aldehyd octowy					Adsorpcja
	Formaldehyd
	Tlenek węgla CO
	Kwas octowy CH3COOH
Proces mieszania	Pył przemysłowy					Mechaniczne, suche

Zgodnie z GOST 17.2.3.02-78 dla każdego źródła zanieczyszczeń powietrza ustala się maksymalne dopuszczalne emisje, pod warunkiem że emisja substancji szkodliwych z danego źródła lub zespołu źródeł dla danej miejscowości, biorąc pod uwagę rozwój istniejących i planowanych przedsiębiorstw przemysłowych i rozprzestrzenianie się szkodliwych substancji do atmosfery nie spowoduje przyziemnego stężenia substancji szkodliwych przekraczającego MPC dla ludności, biorąc pod uwagę stężenie tła, a także dla flory i fauny, nawet w tych punktach, gdzie maksymalne stężenia powstają w atmosferze przyziemnej.

1. Czynnością lub zdarzeniem, które może doprowadzić do zniszczenia, zniekształcenia lub nieuprawnionego wykorzystania zasobów informacyjnych, w tym informacji przechowywanych i przetwarzanych, a także oprogramowania i sprzętu, jest:

a) złośliwe oprogramowanie;

b) zagrożenie bezpieczeństwa informacji;

c) Koń trojański.

2. Niekontrolowane udostępnienie informacji poufnych poza IT lub krąg osób, którym zostały one powierzone w trakcie pracy lub stały się znane w toku pracy, to:

a) ujawnienie informacji poufnych;

b) nieuprawniony dostęp;

c) ujawnienie informacji.

3. Niepotwierdzenie przez odbiorcę lub nadawcę informacji faktu jej otrzymania lub przesłania oznacza:

a) odmowa udzielenia informacji;

b) naruszenie usług informacyjnych;

c) nielegalne korzystanie z przywilejów.

4. Jaka zasada leży u podstaw zapewnienia minimum ściśle określonych uprawnień wystarczających do skutecznego wykonywania obowiązków służbowych w zakresie zautomatyzowanego przetwarzania dostępnych informacji poufnych?

a) pełna kontrola i rejestracja prób nieuprawnionego dostępu;

b) „przejrzystość” systemu ochrony;

c) rozdzielenie i minimalizacja uprawnień w zakresie dostępu do przetwarzanych informacji i procedur przetwarzania.

5. Informacje, z których preferencyjne prawo do korzystania przysługuje jednej osobie lub grupie osób, to:

a) informacje tajne;

b) informacje poufne;

c) informacje do oficjalnego dostępu.

6. Metodą zabezpieczenia informacji poprzez zamknięcie kryptograficzne jest:

a) przeszkoda;

b) rozporządzenie;

c) kamuflaż.

7. Jakie środki ochrony informacji są wdrażane w postaci różnych norm, które wykształciły się tradycyjnie lub są rozwijane w miarę rozprzestrzeniania się technologii komputerowej i komunikacji?

a) organizacyjne;

b) moralne i etyczne;

c) legislacyjne.

8. Jaki mechanizm bezpieczeństwa informacji gwarantuje, że cechy danych przesyłanych pomiędzy obiektami IT zostaną potwierdzone przez stronę trzecią?

a) arbitraż;

b) uwierzytelnianie;

c) kontrola tras.

9. Jaka ochrona informacji jest konieczna podczas korzystania z systemów i sieci do przetwarzania, przechowywania i przesyłania obiektów informacyjnych zawierających zamówienia i inne dokumenty administracyjne, umowne i finansowe?

a) ochrona przed nieuprawnionym kopiowaniem i rozpowszechnianiem programów i cennych informacji komputerowych;

b) ochrona informacji przed wyciekiem kanałami bocznego promieniowania elektromagnetycznego i zakłóceń;

c) ochrona znaczenia prawnego dokumentów elektronicznych.

10. Program wykonujący oprócz głównych, tj. zaprojektowanych i udokumentowanych działań, dodatkowe działania, nie opisane w dokumentacji, to:

a) koń trojański;

b) bomba logiczna;

c) narzędzie do chwytania haseł.

11. Specjalnym programem przeznaczonym do wykonywania destrukcyjnych działań w systemie komputerowym lub sieci jest:

a) wirus komputerowy;

c) bomba logiczna.

12. Jakie wirusy infekują sektory startowe dysków i pliki programów użytkowych?

a) mutacja;

b) uruchomienie pliku;

c) ukryte wirusy.

13. Jakie wirusy zmieniają się z biegiem czasu?

a) mutacja;

b) replikator;

c) makrowirusy.

14. Jakie środki ochrony przed wirusami komputerowymi obejmują sporządzenie jasnych planów środków zapobiegawczych i planów działania na wypadek infekcji?

a) sprzęt i oprogramowanie;

b) legalne;

c) administracyjno-organizacyjne.

15. Unikalną cechą programu wirusowego wskazującą na obecność wirusa w systemie komputerowym jest:

a) zniszczenie;

b) sygnatura wirusa;

c) reprodukcja.

Nawet lokalne użycie broni nuklearnej będzie miało wpływ na stan całej planety. Amerykańscy geofizycy i geochemicy zbudowali szczegółowy model tego, co nas czeka, jeśli Pakistan i Indie nie dojdą do porozumienia w sprawie statusu Kaszmiru lub stopnia odpowiedzialności za kolejny separatystyczny atak terrorystyczny. Wyniki były imponujące i przerażające.

Michael Mills i jego koledzy z uniwersytetów w Kolorado i Kalifornii uwzględnili aktualną sytuację geopolityczną i modne trendy ekologiczne. Postanowili skupić się na lokalnym konflikcie nuklearnym i znacznie bardziej szczegółowo opisali jego konsekwencje dla biosfery. Ponieważ nie musieli już trzymać w głowie wszelakich procesów atmosferycznych i innych - pracę tę przejęła „proteza mózgu”, komputer - byli w stanie uwzględnić przy budowie swojego modelu znacznie więcej zjawisk fizycznych i chemicznych . A niektóre z tych, które zostały zaniedbane przez poprzednich badaczy, okazały się bardzo ważne.

Hipotetyczny konflikt, którego konsekwencje obliczyli Amerykanie, miał miejsce w strefie podzwrotnikowej północnej półkuli Ziemi, na północy Półwyspu Hindustan. Ponieważ jednak podstawą pracy jest badanie cyrkulacji atmosferycznej, wyniki można zastosować także wtedy, gdy grzyby wybuchów nuklearnych wzniosą się nad położoną nieco na północ Koreą Północną, Iranem czy Izraelem.

Modelowanie komputerowe wykazało, że tego rodzaju wojna nuklearna, przy użyciu około stu bomb, nie silniejszych niż 15-kilotonowe „dziecko” zrzucone na Hiroszimę, doprowadziłaby do nieodwracalnych skutków dla biosfery.

Według obliczeń taki konflikt wystarczyłby, aby powstała globalna dziura ozonowa, zagrażająca całej ludzkości i mogąca pogrążyć środowisko w chaosie na dziesięciolecia.

Nie jest to oczywiście na skalę nuklearnej zimy, ale nie należy zapominać, że całkowity arsenał na Półwyspie Hindustan jest kilkukrotnie mniejszy od supermocarstw z czasów zimnej wojny. To prawda, że ​​​​tak wynika z oficjalnych danych dostępnych naukowcom.

Oczywiście ludzie zdetonowali także bomby 50 Mt, co nie spowodowało globalnych konsekwencji dla warstwy ozonowej. Jednakże takie eksplozje miały miejsce pod ziemią, pod wodą lub w odległych miejscach, gdzie nie było nic do zniszczenia. Kiedy dotknięte zostaną terytoria „żywe”, sytuacja zmienia się radykalnie.

Oprócz efektu pyłu opisanego przez Sagana dodane zostaną liczne pożary lasów i miast, których nie będzie można powstrzymać. W rezultacie chmura zawierająca 5 milionów ton sadzy wzniesie się dziesiątki kilometrów w głąb stratosfery. Sadza ta będzie pełniła rolę swego rodzaju absorbentu pochłaniającego promieniowanie słoneczne. Tylko w przeciwieństwie do węgla aktywnego, który po spożyciu wiąże toksyny, sadza w stratosferze nie zatrzyma energii, ale wręcz przeciwnie, doprowadzi do nagrzania otaczających gazów.

W pierwszym roku po przedostaniu się sadzy do powietrza temperatura stratosfery przekroczy normalną temperaturę o 30-60 stopni Celsjusza, ponieważ w normalnych warunkach warstwy te prawie w ogóle nie absorbują energii słonecznej. Zmieni to przebieg reakcji Chapmana, która bezpośrednio przekształca ozon i tlen jednoatomowy w zwykły tlen dwuatomowy: reakcja ta jest niezwykle wrażliwa na temperaturę.

Sytuację pogorszy stały dopływ ciepła od dołu – energia pożarów będzie przenoszona przez dym. Co oczywiście nie poprawi położenia tarczy ochronnej planety. Ogromna liczba tlenków azotu uniesie się do atmosfery, działając jako potężne katalizatory tej reakcji (NO+O 3 -> NO 2 + O 2, następnie NO 2 + O 2 -> NO+ O 2).

Efektem jest znaczne zniszczenie warstwy ozonowej.

W przeciwieństwie do obliczeń sprzed dwudziestu lat, które przewidywały 20% redukcję ochrony ozonowej tylko w przypadku globalnego konfliktu (6,5 Gt w przeliczeniu na TNT) i wypełnienie dziury ozonowej w ciągu kilku lat, Mills i jego współpracownicy odkryli, że nawet 1,5 Mt zrzucony na miasta i towarzyszące im pożary wystarczą, aby na Ziemi zredukować warstwę ozonową średnio o 30%, a na niektórych obszarach - 3-4 razy. Jednak przywrócenie pierwotnego stanu zajmie dziesięciolecia.

Modelowa zmiana średniej równoległej grubości warstwy ozonowej w wyniku hipotetycznego konfliktu nuklearnego pomiędzy Indiami a Pakistanem, w zależności od szerokości geograficznej (wzdłuż rzędnej) i czasu (wzdłuż odciętej). // PNAS (2008)/"Gazeta.Ru"

Efekty odczują mieszkańcy całej planety. Na przykład na średnich szerokościach geograficznych przerzedzenie osiągnie aż 40% stanu obecnego, co natychmiast wpłynie na zdrowie ludzi i wszystkie ekosystemy. Najmniej szczęścia będą mieli mieszkańcy dużych szerokości geograficznych, przede wszystkim arktycznych (eksplozje według scenariusza mają miejsce w północnych subtropikach). Tutaj redukcja będzie jeszcze bardziej znacząca – z 50% do 70%. Efekt utrzyma się co najmniej pięć lat, ale nawet potem, zdaniem naukowców, straty będziemy liczyć jeszcze przez kolejne pięć lat.

Nie jest to pierwsze podejście do oceny skutków małych, jak na standardy wojskowe, lokalnych konfliktów nuklearnych. W innych wariantach jesieni nuklearnej główną rolę przypisano radiacjom i uszkodzeniom termicznym ekosystemów, kwaśnym opadom i nie tylko.

„Błąd poprzednich prac polega na tym, że nie uwzględniono w nich wpływu dymu i nagrzania stratosfery” wyjaśnione Różnica Millsa.

Wzrost promieniowania tła natychmiast wpłynie na ekosystemy wodne – płazy, ryby i głowonogi, a co najważniejsze – na życie fitoplanktonu. Jeżeli udowodniono już szkodliwy wpływ promieniowania ultrafioletowego na wszystkie te organizmy, wówczas należy określić wpływ promieniowania ultrafioletowego na całą społeczność.

Zagraża to ludzkości, według przybliżonych szacunków, trzykrotnym wzrostem częstości występowania raka skóry, który wciąż jest trudny do leczenia.

Nie uwzględnia to uwolnienia substancji chemicznych i radioaktywnych w wyniku samego konfliktu nuklearnego.

Fizycy modelujący kryzys nie mogli powstrzymać się od komentarza na temat sytuacji z bronią nuklearną – w swojej pracy uwzględnili sto 15-kilotonowych eksplozji, podczas gdy stanowi to zaledwie 0,03%, czyli 1/3000 całego arsenału nuklearnego planeta. Jeszcze większe niepokój może wywołać szczegółowa znajomość praca naukowców, opublikowane w najnowszym numerze Proceedings of the National Academy of Sciences.