ХРУПКОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ КАРАМЕЛИ
BRITTLE COATING FOR CARAMEL-BASED DEFORMATION AND STRESS ANALYSIS

Изобретение относится к определению напряженно-деформированного состояния металлических конструкций высокорисковых объектов нефтяной, газовой и химической 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 безвердного для человека и окружающей среды. В тонком слое хрупкого покрытия при деформации наблюдается картина трещин, отражающих поле наибольших главных напряжений, возникающих в конструкции, в процессе ее нагружения. Анализируя картины трещин можно оценить не только нагруженность различных зон исследуемой конструкции, но и определить уровень этих напряжений с применением характеристик тензочувствительности хрупкого покрытия.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в снижении вредного воздействия на окружающую среду.
Указанный технический результат достигается тем, что хрупкое покрытие для исследования деформаций и напряжений выполнено из смеси, содержащей воду и сахар, при следующем соотношении компонентов, мас.%: вода 65-75, сахар 25-35.
Данный состав смешивается при нормальных условиях в весовых частях. Последовательность приготовления хрупкого покрятия: отмеряется необходимое количество сахара, затем, перемешивая, добавляется требуемое количество воды. Затем при помешивании данный состав доводится до готовности при температуре 100-130°C. После полного растворения сахара и образования густой 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 использовалась кисть.
Тарировочные испытания проводились при температуре воздуха 5, 10, 15, 25°C, влажности 18-70%.
Для нанесения покрытия на образцы - сталь №3 - использовалась кисть. 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).
Компоненты
Взятое количественное содержание компонентов, мас. %
вода
60
65
70
75
сахар
40
35
30
25
Изменение вводимого в состав соотношения сахара ниже 25% или выше 35% снижает чувствительность покрытия, приводит к появлению пластичности, что снижает качество хрупкого покрытия. При содержании воды в составе более 75% заметно возрастает его чувствительность к изменению температуры и влажности среды, что оказывает воздействие на отверждение покрытия и при его охлаждении наблюдается появление усадочных трещин.