ХРУПКОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ
BRITTLE COATING FOR DEFORMATION AND STRESS ANALYSIS

Изобретение относится к определению напряженно-деформированного состояния металлических конструкций высокорисковых объектов нефтяной, газовой и химической отраслей промышленности, систем транспорта и переработки нефти и газа с помощью тензочувствительных хрупких покрытий, что позволяет получить наглядную картину наибольшей концентрации напряжений, получить данные для оценки и прочности потенциально опасных объектов.
Известно хрупкое покрытие на основе искусственных смол, содержащее резорциноформальдегидную смолу СФ-282 с добавлением карбамидоформальдегидного концентрата КФ-85, отвердителя и гексаметилентетрамин (RU 2313551 C1, C09D 161/12, опубл. 27.12.2007). В качестве отвердителя жидкого карбамидоформальдегидного концентрата взят водный раствор формалина, этиленгликоля и карбоксиметилцеллюлозы.
Недостатком известного покрытия является то, что оно формировалось в течение длительного времени (порядка 20 часов).
Известно хрупкое тензочувствительное покрытие на основе искусственных смол, выполненное из смеси, содержащей резорциноформальдегидную смолу марки СФ-282 с добавлением карбамидоформальдегидного концентрата КФК-85 и отвердитель жидкий карбамидоформальдегидного концентрата ОЖ-102, в качестве которого использована смесь формалина, этиленгликоля и крахмала, при этом на 100 массовых частей резорциноформальдегидной смолы СФ-282 компоненты взяты в следующем соотношении, %: карбамидоформальдегидный концентрат КФК-85 - 35-50; отвердитель ОЖ-102 - 22-25 соответственно (RU 2313551 C1, C09D 161/12, опубл. 27.12.2007).
Применение хрупких тензочувствительных покрытий дает возможность для выявления наиболее напряженных зон в детали и определения в них величин деформаций для проверки ее прочности.
Критерием прочности материала хрупкого покрытия является максимальное растягивающее напряжение, т.е. трещина в хрупком покрытии возникает тогда, когда величина максимального растягивающего напряжения в покрытии достигает определенной критической величины, не зависящей от типа напряженного состояния.
Основная задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, - это создание для оценки прочности и безопасности сложных технических систем хрупкого покрытия, в структуре которого находится газ. В тонком слое хрупкого покрытия, в структуре которого находится газ, при деформации фиксируется испусканием газа в поле наибольших главных напряжений, возникающих в конструкции, в процессе ее нагружения. Фиксируя испускаемый газ, можно оценить нагруженность различных зон исследуемой конструкции.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в увеличении чувствительности метода.
Указанный технический результат достигается тем, что хрупкое покрытие для исследования деформаций и напряжений выполнено из смеси эпоксидной смолы ЭД-20, отвердителя полиэтиленполиамина (ПЭПА) и фреона-26 при следующем соотношении компонентов, мас. %: смола 20-60, отвердитель 1-3, фреон 79-37.
Данный состав смешивается при нормальных условиях в весовых частях. Последовательность приготовления хрупкого покрытия: отмеряется необходимое количество эпоксидной смолы, затем, перемешивая, добавляется требуемое количество отвердителя ПЭПА и при увеличении вязкости всей массы по истечении 10-15 минут добавляется фреон в жидком агрегатном состоянии в нижнюю часть реактора. После полного насыщения массы фреоном и образования густой равномерно-пористой консистенции состав наносится на образец.
Технология приготовления покрытия очень проста, не требует определенных затрат. Приготовленная смесь используется сразу же, при помощи лакового нанесения. Покрытие отверждается при температуре 0-35°C, влажности 0-85% в течение 15 часов. Изменение условий влияет лишь на скорость отверждения. Для нанесения покрытия на образцы использовался шпатель. Тарировочные испытания проводились при температуре воздуха 5, 10, 15, 25°C, влажности 18-70%. Для нанесения покрытия на образцы - сталь №3 - использовался шпатель. При тарировочных испытаниях образец консольно закрепляли и нагружали на свободном конце. Для получения сопоставительных данных приготовленную смесь наносили на образцы размерами 285×20×0,6 (см. таблицу).
Изменение вводимого в состав соотношения смолы ЭД-20 ниже 20% или выше 60% снижает чувствительность покрытия, приводит к появлению пластичности, что снижает качество хрупкого покрытия и невозможность удержания газа - фреона. При содержании отвердителя ПЭПА в составе более 3% заметно ускоряется скорость реакции с выделением большого количества тепла и повышением температуры смеси, что оказывает воздействие на равномерное отверждение покрытия и осложнение насыщения смеси газом. Увеличение фреона более 79% и понижение 37% приводит к невозможности удержания газа в смеси и неравномерное его распределение.