Радиоиндикаторный метод контроля износа керамики и органических материалов

• Автор: Соковиков, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Глава 1. Метод поверхностной активации

1.1. Принципы метода

1.2. Физические основы метода радиоиндикаторов

1.2.1. Пробег заряженных частиц в веществе

1.2.2. Характеристики ядерных реакций

1.3. Обзор развития и современного состояния МПА

1.4. Современные тенденции развития метода радиоиндикаторов

Глава 2. Поверхностная активация износоустойчивых керамических

.материалов

2.1. Постановка задачи

2.2. Выбор ядерных реакций

2.3. Проведение активации керамических втулок и образцов
2.4. Получение градуировочных кривых
2.5. Испытания керамических подшипников и их результаты
2.6. Исследование влияния облучения на физические свойства керамики
Глава 3. Поверхностная активация осколками деления
3.1. Характеристики реакции деления 235Г1 тепловыми нейтронами
3.2. Пробеги осколков деления в веществе
3.3. Измерение флюенса нейтронов методом активации
3.4. Методика имплантации осколков деления
3.5. Выбор осколка-радиоидикатора
3.6. Распределение осколков по глубине образца
3.7. Измерение износа резиновой ленты транспортера зарядов электростатического ускорителя
Заключение
Литература
Приложение 1. ГОСТ Р 52028-2003
Приложение 2. Санитарные правила
Широко известен громадный ущерб, причиняемый различным техническим объектам процессами износа и коррозии. Важным этапом в борьбе с этим явлениями разрушения поверхности является определение оперативных неразрушающих способов контроля указанных процессов. Арсенал этих способов контроля достаточно обширен.
Из наиболее известных следует отметить:
а) интегральные методы определения износа, основанные на изменении служебных свойств и определенных параметров механизмов или аппаратов;
б) физико-механические методы, предполагающие измерения веса, объема и формы с использованием разнообразных контактных и бесконтактных измерительных приборов и инструментов (микрометров, микровесов и т. п.);
в) локально-механические методы, основанные на использовании искусственных баз (отпечаток, лунок, канавок), которые подлежат исследованию после действия процесса износа;
г) лубрикационные методы, основанные на принципе определения износа механизмов по измерению концентрации продуктов износа в смазочных материалах.
Все указанные выше методы испытывают, как правило, общие трудности, связанные с отсутствием неразрушающего дифференциального контроля отдельных деталей и участков оборудования с достаточно высокой чувствительностью и точностью. К тому же все количественные исследования обычно проводятся на образцах в лабораторных условиях, а натурные испытания заключаются лишь в регулярном наблюдении за изменением рабочих параметров установки или состоянием отдельных поверхностей деталей.
Эти проблемы в значительной мере преодолеваются в методе радиоиндикаторов в его различных модификациях. Он заключается в том,
что в материале образца или изделия создается радиоактивная, распределенная по некоторому объему, метка. Дистанционная регистрация изменения интенсивности излучения самой метки или продуктов ее разрушения позволяет получить необходимые характеристики этого процесса.
На сегодняшний день существует множество разновидностей метода радиоактивных индикаторов. Их можно классифицировать:
1) по объекту контроля (измерение роста активности продуктов износа или убыли активности контролируемого изделия, авторадиография поверхности);
2) по способу установки радиоактивной метки в контролируемое изделие (активация всего изделия, его части или сопряженной к нему поверхности);
3) по способу внесения или наведения радиоактивности в материале изделия (объемные или поверхностные).
Процессы износа и коррозии имеют чисто поверхностный характер. Поэтому в настоящее время чаще всего используются поверхностные способы нанесения радиоактивной метки (метод поверхностной активации -МПА). К ним относятся:
- поверхностная адсорбция радионуклида;
- газотермическое или плазменное напыление;
- гальваническое нанесение;
- электроискровая обработка поверхности радиоактивным электродом;
- термодиффузионное внедрение;
- имплантация радиоактивных ядер;
- внедрение методом ядер отдачи;
- внедрение радиоактивных осколков деления;
- облучение ускоренными ионами.
Для большинства конкретных задач с диапазоном контролируемых толщин снятого слоя 10 -г 1000 мкм наибольшее распространение получил
(ТСПек= 1700°С), стабилизированный 6 % У2СЬ; приблизительный фазовый состав: тетрагональная фаза - 70 %, кубическая - 20 %, моноклинная - 10 %; средний размер зерна ~ 4 мкм, плотность 5,9 г/см1.

Рис.8. Керамические подшипники скольжения погружных насосов на основе 81зК4 и 2гОз
Качество подшипников проверялось на натурном стенде завода “Борец” (г. Москва), изготавливающего погружные насосы для нефтепромыслов. Отбраковка производилась по нескольким часам испытаний. В случае отсутствия дефектов, вызывающих поломки, за эти несколько часов происходила приработка радиальных опор вала и осевых опор ступеней. Ее интенсивность и характер представляли определенный интерес для разработчиков керамики. Предварительный опыт показал, что наибольшему износу подвергалась внутренняя поверхность осевых опор (т.е. наружных втулок), поэтому настоящая глава описывает эксперименты, проведенные с этими деталями.
Целью исследования являлось получение кривых начального периода изнашивания для этих деталей, т.е. мониторинг очень малых скоростей изнашивания, а также обоснование возможности использования для этой цели метода поверхностной активации.