5. Галогенный метод

Полный аналог МС с той разницей, что в качестве пробного газа используется HCl₄, фрион или любой галоген содержащий газ; летучая жидкость. Подозрительные места смачивают и следят за ионным током разогретой до 900° платины.

Галогенный метод течеискания основан на свойстве нагретой поверхности чувствительного элемента, изготовленного из платины или из никеля, резко увеличивать эмиссию положительных ионов при наличии в пробном газе, проникающем через сквозные дефекты контролируемого объекта, галогенов или галогеносодержащих веществ. На этом свойстве построен галогенный течеискатель, работа которого осуществляется следующим образом: через чувствительнейший элемент течеискателя, выполняющий функции анода, прогоня­ют с помощью центробежного или вакуумного насоса анализируемый газ. Анод, нагретый до 800...900 °С, испускает ионы содержашихся в нем примесей щелочных металлов (натрия, калия). Под действием разности потенциалов между анодом и коллектором ионы движутся к коллектору. Ток анод—коллектор является измеряемой величиной.

Галогены способствуют процессу ионизации щелочных метал­лов, и их присутствие в пробном газе резко увеличивает ток анод-коллектор. К галогенам относятся элементы группы галоидов: фтор, хлор, бром, иод. Обычно в качестве пробного газа используют галогеносодержащие вещества: фреон (содержащий фтор), хладон, хлористый метил и др. Такие вещества относительно дешевы, без­вредны и широко применяются в промышленности и в быту (напри­мер, в бытовых холодильниках). Технология контроля галогенным течеискателем значительно проще, чем масс-спектрометрическим. Галогенный течеискатель сравнительно несложный и легкий прибор. Вместе с тем при про­ведении контроля в помещении необходима его тщательная венти­ляция из-за возникновения повышенного фона, снижающего точ­ность измерений. Недостатком метода является также возможность потери чувствительности — «отравления» анода течеискателя при попадании на него большого количества галогенов. Восстановле­ние «отравленного» анода осуществляется прокачкой через течеи­скатель большого объема чистого воздуха при повышенном накале анода.

Течеискатель состоит из следующих основных частей: регистрирующего блока, выносного щупа, вакуумного датчика и обдувателя.

Регистрирующий блок (рис. 45) течеискателя выполнен в виде переносного прибора настольного типа. Основой конструкции блока является каркас, к которому крепится передняя панель с органами управления. На передней панели установлены также стрелочный прибор и галогенная течь. На задней панели установлены вспомогательные органы управления, а также разъем для присоединения датчиков и клеммы для внешних подключений. Регистрирующий блок снабжен поворотной ручкой, которая служит одновременно подставкой для удобного расположения течеискателя с наклоном передней панели.

Рисунок 42 Галогенный течеискатель

Выносной щуп (рис. 46) течеискателя расположен в пластмассовом корпусе с рукояткой пистолетного типа. В передней части щупа расположен датчик, защищенный металлическим кожухом. За датчиком расположено вентиляционное устройство, состоящее из электродвигателя постоянного тока и ротора. Засасываемая этим устройством смесь пробного газа с воздухом проходит через датчик и выбрасывается через отверстие в корпусе щупа. В хвостовой части щупа расположен патрон с неоновой лампой для световой индикации. К рукоятке щупа крепится кабель для соединения выносного щупа с регистрирующим блоком.

Рисунок 43 Выносной щуп

Датчик (рис. 47) – чувствительный элемент, состоящий из двух электродов (коллектора и эмиттера), закрепленных на керамическом основании. Коллектор датчика выполнен в виде трубки из платиновой фольги, закрепленной внутри цилиндрической втулки из нержавеющей стали. Коллектор имеет токосъем из никелевой проволоки, одним концом приваренный к наружной стороне коллектора. Эмиттер датчика состоит из керамического каркаса, на который намотана спираль из платиновой проволоки. Каркас эмиттера установлен коаксиально внутри коллектора и крепится к керамическому основанию при помощи двух держателей. На держателях закреплены токосъемы, к которым приваривается платиновая проволока эмиттера.[1,3,4]

Рисунок 44 Датчик щупа

3. Схема и принцип работы металлургической вакуумной установки

При проведении многих металлургических операций, например для рафинирования металла требуется, чтобы давление внутри агрегата было ниже атмосферного. Для этого ковш помещают внутрь вакуумной камеры. По сути это герметичный кожух, из которого с помощью системы вакуумных насосов откачивается воздух.

На схеме рисунке 48 приведена схема вакуумной установки, используемой в металлургии.

Она состоит из вакуумной камеры, бустерного насоса, механического насоса с вакуумным уплотнением и системы клапанов.

Основным насосом является бустерный насос. Он состоит из диффузионного и эжекторного насосов, совмещенных в одном корпусе. Диффузионный насос обеспечивает необходимое остаточное давление внутри камеры, а эжекторный, являясь одной из ступеней откачки также обеспечивает для диффузионного наибольшее давление на выходе.

.

Рисунок 45 Схема металлургической установки

Механический насос служит для форвакуумной откачки камеры для обеспечения наибольшего давления запуска для диффузионного насоса, а также наибольшее давление на выходе для эжекторного.

Далее рассмотрим порядок включения установки

1. Исходное состояние – камера открыта насосы не работают . в тигель загружают шихту, устанавливают изложницу для разливки. Все клапаны закрыты. Крышку закрывают.

2. В бустерном насосе прогрет кипятильник, паровые струи в стационарном режиме

Клапаны К1 и К3 закрыты, а клапаны К4 и К2 открыты.

Форвакуумная откачка выхода бустерного насоса (эжекторное сопло Ловаля)

3. Остается открытым только клапан К3, и по байпасной линии (by-pass – в обход, англ.) происходит форвакуумная откачка вакуумной камеры для обеспечения наибольшего давления запуска бустерного насоса. Откачиваем камеру до предельного значения ( до давления меньшего чем наибольшее давление пароструйного насоса

4. После этого перекрывается байпасная линия (К3 – закрыт), открываются клапан К2, обеспечивая максимальное давление на выходе бустерного, и К1. Начинается бустерная откачка камеры.

2. Технология получения суперсплавов

2.3.1. Изготовление паспортно-шихтовой заготовки

2.3.1.1. Большегрузные печи для получения ПШЗ

Поискать в интернете какой-то челябинский завод

2.3.1.2. Технология получения ПШЗ

Для всех типов литья турбинных лопаток (равноосное, направленное, монокристаллическое) в большегрузных вакуумных индукционных печах получают Паспортную Шихтовую Заготовку (ПШЗ). По правилам газотурбинного производства комплект лопаток для одной турбины должен быть изготовлен из металла одной плавки, поэтому, чем больше турбина, тем должна быть больше емкость вакуумной индукционной печи, изготовляющей ПШЗ. Ёмкость вакуумных индукционных печей ограничена двадцатью тоннами, это ограничение связано с трудностями обеспечения конструкционной прочности в вакуумной камере больших размеров.

При изготовлении ПШЗ используются печи полунепрерывного действия, т.е. камеру разгермитизируют только при профилактических работах или ремонтах тигля. Поэтому существуют шлюзовые камеры, обеспечивающие подачи бадьи с шихтой.

ПШЗ получают из чистых материалов. В качестве исходных материалов в шихте используют:

1. Ni-электролитический – пластины – марки Н0, Н00.

2. Cr-металлический – Х0, Х00.

3. Спрессованные в штабики Mo и W.

4. Al, Ti и другие легкоокисляемые элементы в завалку не дают, их присаживают по ходу плавки (чем больше сродство элемента к кислороду, тем позднее его дают в расплав).

В порядке исключения при согласовании с будущим поставщиком допускают использование отходов производства аналогичных сплавов, но не более 15-20%( это ограничение обуславливается наличием оксидов на поверхности отходов).Кроме того желательно, чтобы отходы были предварительно переплавлены с использованием технологий активного рафинирования расплава. Перед повторным использованием расплава в производстве лопаток следует убедиться, что материал заготовки, полученный рафинированием отходов, соответствует техническим требованиям не только по химическому составу, но и по металлургическому качеству. Часто поставщик может не договорится с потребителем и ПШЗ поставляют без использования отходов.

Как правило, все включения печи для производства ПШЗ полунепрерывного действия, то есть плавки проводят без разгерметизации.

Шихта с помощью специальных дозирующих устройств через шлюзовые камеры загружается в тигель, через такие же камеры вводятся все добавки.

Сначала загружается хром(из-за высокой температуры плавления), затем никель ( так как вместе с хромом образует легкоплавкую эвтектику), а так же ванадий, молибден. При этом используют набивные тигли из Al₂O∙MgO (огнеупоры) с концентрацией 30/70 или 70/30.

Тигли бывают набивные или выложенные специальным кирпичом. Они выдерживают от 10 до 100 плавок.

Рисунок 47 Двухкамерная система с горизонтальной камерой форм. 1 – камера изложниц 2 – плавильная камера; 3 – индуктор с тиглем; 4 – гляделки; 5 – термопара; 6 – вакуумный затвор; 7 – крышка; 8 – шлюзовая загрузочная камера; 9 – ломик для осаживания шихты; 10- шлюзовой дозатор; 11 – крышка; 12 – бустерные насосы; 13 – форвакуумные насосы; 14 – изложницы; 15 – задвижки

После того как бадья загружена в тигель, шлюзовый затвор, отделяющий вакуумную камеру бадьи от основной камеры, закрывают и продолжают откачку (10^-3 гПа- работаем на бустерном насосе ).

Подают напряжение на индуктор и подводят максимальную мощность для форсированного нагрева. Нагрев производят форсировано из соображений высокой производительности и минимизации окисления Cr, W, Mo.

Изотермическая выдержка до начала плавления при Т=1000-11000С необходима для удаления водорода из электролитического никеля – начало интенсивного выделения водорода можно увидеть по показаниям вакуумметра, время выдержки определяется условно, когда стрелка вакуумметра возвращается на значение предельного остаточного давления. После того, как вакуум вернулся в исходное состояние после дегазации никеля, проводят дальнейший нагрев и расплавление. Здесь также стоит форсировать процесс поскольку при переходе твердое-жидкое выделяются газы и могут образовываться мосты.

После того как вся шихта расплавлена проводят гомогенезирующую дегазирующую выдержку от 5 до 20 мин в зависимости от емкости печи при температуре на 150-2000С выше температуры ликвидуса (1620-16400С) и далее последовательно присаживают все легкоокисляемые элементы – Al,Ti и др. добавки в порядке увеличения их сродства к кислороду с тем, чтобы избежать их излишнего окисления.( кислород содержится в футеровке)

1. Al,Ti

2. V,Ta

3. Zr,Ce,Y,РЗМ

После того как все легирующие элементы и модификаторы присажены температуру снижают до температуры разливки, которая на 50-70-1000С (в зависимости от сплава) выше температуры ликвидуса t_л – 1420-1450 и далее производят разливку в металлические кокили формирующие ПШЗ. Обычно разливают попарно через промежуточное устройство разделяющее металл между двумя кокилями. После того как плавка разлита, тележку с ПШЗ выдвигают через шлюзовую камеру изложниц, отсекают вакуум от основной камеры и после достижения 500-6000С запускают воздух, вытаскивают готовые ПШЗ (рис 51), которые идут далее по следующей технологической цепочке. Донную и прибыльную часть отрезают и используют, как отходы при получении новой ПШЗ.