книги из ГПНТБ / Коган, З. А. Консервация и упаковка машиностроительной продукции

Д ля районов с умеренным климатом количество средне­ годовых осадков составляет 500—800 мм, в некоторых районах пустыни Сахары оно снижается до 10 мм, а на Гавайских островах достигает более 12 000 мм в год [59].

Некоторые данные, позволяющие судить о частоте конденсации влаги в различных пунктах, приведены в табл. 3(80].

Кроме физической конденсации влаги возможны и другие виды, которые могут происходить при относитель­ ной влажности воздуха ниже 100%. К ним следует отнести адсорбционную, химическую и капиллярную конденса­ цию [92].

Солнечная радиация и температура воздуха. Солнечная радиация — распространяемое в пространстве излучение от солнца в виде электромагнитных волн. Она измеряется количеством тепла в калориях, выделяемого на 1 см2 по­ верхности в единицу времени. Значительная часть сол­ нечной энергии теряется при прохождении атмосферы. Общая солнечная энергия, достигнувшая земной поверх­ ности (суммарная радиация), складывается из энергии непосредственно солнечных лучей (прямая радиация) и энергии, излучаемой атмосферой (рассеянная радиация).

Воздух нагревается в основном за счет тепловой энер­ гии, излучаемой земной поверхностью, которая погло­ щается водяными парами и озоном. Кроме того, на темпе­ ратуру воздуха влияют неравномерность поглощения тепла различными видами земной поверхности и отдача тепла (или холода) морскими и воздушными течениями [9] .

Величина солнечной радиации зависит от географиче­ ской широты, облачности, прозрачности'ивлагосодержа-

10

а,г/н3

Рис. 3. Графики, характеризующие изменение среднемесячных метео­ рологических показателей в различных географических точках:

о — температуры t; б — относительной влажности R; в — абсолютной влаж­

инфракрасного, видимого и ультрафиолетового. На долю первого из них приходится 43—59, на долю второго — 40—54 и на долю третьего — 1—3% общей энергии излу­ чения. Несмотря на незначительную часть энергии, прихо­ дящейся на ультрафиолетовые лучи, именно они оказывают наиболее разрушающее действие на материалы.

Количественно солнечная радиация иногда оценивается числом ясных (безоблачных) дней или выражается дан­ ными средней облачности (в процентах). Однако эти пока­ затели являются относительными, так как не учитывают воздействия других факторов. Суммарная солнечная радиа­ ция значительно возрастает с уменьшением географической широты (от полюсов к экватору), что объясняется влиянием протяженности дня и высоты солнца над горизонтом [7, 65]. Особенно сильное влияние высота солнца оказывает на интенсивность ультрафиолетовой радиации. О влиянии географического положения района хранения на некото­ рые показатели, характеризующие агрессивность атмо­ сферы, можно судить по рис. 3.

Биологические факторы. Материалы могут разрушаться также под действием плесени, гнилостных бактерий, насе-

11

комыми, грызунами и пресмыкающимися. Плесень <— плесневые грибы, представляют собой низшие микроорга­ низмы, насчитывающие тысячи видов. Большая часть плесневых грибов составляет группу сапрофитов, которые развиваются, питаясь органическими веществами. Плесень обычно появляется и развивается там, где имеется пита­ тельная среда и создаются условия для ее жизнедеятель­ ности. Благоприятными условиями для развития плесне­ вых грибов являются: устойчивая температура, высокая относительная влажность, отсутствие воздухообмена и прямого солнечного облучения. Большинство плесневых грибов развивается при температуре 15—30° С и высокой относительной влажности воздуха и лишь некоторые ви­ ды — при более высоких температурах (до + 5 0 ° С). При снижении относительной влажности воздуха до 65—70% развитие отдельных видов грибов прекращается. Однако

впустынях и в районах песчаных дюн встречаются плесне­ вые грибы — ксерофиты, которые приспособились к жизни

вусловиях низкой относительной влажности окружаю­ щего воздуха.

Для развития плесневых грибов необходимы углерод, азот, а также водород, поглощаемый ими из воды. Боль­ шинство грибов при своем развитии поглощает также кис­ лород. Гнилостные бактерии развиваются в аналогичных условиях.

Насекомые, грызуны (бурундуки, мыши, крысы) и пре­ смыкающиеся (ящерицы, змеи) приносят большой вред машиностроительной продукции непосредственным разру­ шением материалов или в результате влияния на работо­ способность отдельных устройств.

В этом отношении наиболее опасны, например, му­ равьи (термиты или белые муравьи, красные муравьи), жуки (жуки-точильщики, жуки-клещи), тараканы, моль, осы, пауки и т. д.

2.КЛАССИФИКАЦИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ

Существует много различных систем классификации климатов, но ни одна из них в полной мере не удовлетво­ ряет требованиям оценки агрессивности атмосферы того или иного климата. Это объясняется не только несовершен­ ством существующих систем, но и сложностью такой оценки.

12

Основными признаками, по которым обычно классифи­ цируют климатические условия, являются: средние тем­ пературы самого холодного и самого теплого месяцев, среднегодовая температура, количество осадков, виды растительности и т. д. В зависимости от выбранной си­ стемы классификации районирование территории земного шара на климатические зоны разнообразно, что вызывает затруднения при определении агрессивности той или иной климатической зоны. Например, в классификации климата по Бергу [50], основанной на ландшафтных признаках, предусмотрены следующие климатические зоны: вечного мороза, тундры, тайги, лиственных лесов умеренной зоны, степей, средиземноморская, муссонного климата умерен­ ных широт, субтропических лесов, внетропических пу­ стынь, субтропических пустынь, саванн, влажного тропи­ ческого леса. Эта система неудобна для практического применения из-за большого числа выделенных зон, а глав­ ное из-за того, что она неполностью учитывает воздействие факторов внешней среды, характеризующих агрессивность атмосферы.

В ряде стран получила распространение классифика­ ция климатических условий, разработанная Кёппеном [39], В основу этой классификации приняты количество атмо­ сферных осадков и среднегодовые температуры воздуха. Она не учитывает влияние следующих основных факторов: относительной влажности воздуха, характера колебаний температуры воздуха и т. д.

Для правильного выбора вида защиты материалов и оборудования от климатических воздействий кроме тем­ пературы и величины (продолжительности) атмосферных осадков нужно учитывать относительную влажность воз­ духа, режим конденсации влаги, величину солнечной ра­

климатов по техническим признакам в зависимости от сте­ пени воздействия факторов внешней среды на машино­ строительное оборудование и материалы. Из экономиче­ ских и практических соображений число видов защиты машиностроительного оборудования для различных обла­ стей хранения должно быть по возможности сокращено,

ачисло климатических зон сведено до минимума.

Воснову этой классификации областей земного шара должны быть положены признаки, определяющие их кли­ матическую специфику и особенности. При этом каждая

13

климатическая зона должна характеризоваться наличием, величиной и диапазоном изменений отдельных факторов и их сочетаниями.

На основании рекомендаций Будапештской конферен­ ции, состоявшейся в 1957 г., для технических целей при­ нята классификация климатических условий и их харак­ теристика. На основании этой классификации в зависимо­ сти от влияния климата на изделия и упаковку при хране­

одинакового вида защиты материалов: умеренного кли­ мата (У), холодного климата (ХЛ), тропического сухого климата (ТС), тропического влажного климата (ТВ).

Каждая климатическая зона характеризуется комплек­ сом факторов и особенностей, определяющих степень и виды их воздействия на материалы и машиностроительную продукцию при хранении и транспортировании.

Основными критериями, определяющими выделение этих климатических зон, являются режимы изменения температуры и относительной влажности воздуха и их со­ четания. Количественными показателями этих факторов являются: среднегодовая температура, средние максималь­ ные и минимальные значения температуры, предельные максимальные и минимальные температуры, максимальная величина суточных перепадов температуры и т. д.

Отдельные географические районы можно выделять в те или иные климатические зоны с помощью общих при­ знаков, определяемых значениями некоторых матеорологических показателей, присущих данной местности.

Умеренный климат охватывает районы, в которых температура воздуха очень редко снижается ниже —30° С и повышается выше +35° С. Относительная влажность воздуха 80% и выше при температуре + 2 0 ° С почти не наблюдается.

Холодный климат охватывает районы, в которых тем­ пература воздуха может на длительное время снижаться ниже —40° С (средняя минимальная температура воздуха ниже —45° С).

В табл. 4 приведены некоторые факторы, характери­ зующие умеренный и холодный климаты.

Тропические климаты из-за особой агрессивности их атмосферы по отношению к машиностроительному обору­ дованию и материалам представлены в данной классифи­ кации более подробной характеристикой.

14

Влажный тропический климат характеризуется соче­ танием температуры воздуха, равной или превышающей +20° С, и относительной влажности, равной или превы­ шающей 80%, наблюдающимся непрерывно за период 2— 12 месяцев в году в течение не менее 12 ч в сутки.

Для влажного тропического климата характерны также выпадения большого количества осадков, наличие высокой солнечной радиации, воздействия биологических факторов, частой конденсации влаги и морского тумана (в примор­ ских районах).

Окраинные области влажного тропического климата иногда выделяют в зону с влажным субтропическим клима­ том. Этот климат охватывает области, в которых непрерывно от 2 до 6 месяцев температура воздуха ежедневно в тече­ ние 12 ч не снижается ниже + 2 0 ° С, а относительная влаж­

средней максимальной температурой воздуха, превышаю­ щей + 4 0 ° С, и не относящиеся к влажному тропическому климату.

Сухой тропический климат характеризуется высокой температурой воздуха, достигающей + 5 5 ° С, сильной сол­ нечной радиацией и низкой относительной влажностью воздуха (до 10%). Возможны резкие колебания темпера-

15

туры в течение суток —10° С +60° С. В воздухе содер­ жится большое количество солей и пыли. Воздействие биологических факторов в этом климате проявляется сла­ бее, чем во влажном тропическом. Зона сухого тропиче­ ского климата включает районы с двумя видами клима­ тов: климат степей и климат пустынь.

Факторы, характеризующие тропические климаты, приведены в табл. 5.

При решении вопроса организации хранения машино­ строительной продукции необходимо учитывать специфи-

-ческие климатические условия отдельных областей, отно­ сящихся преимущественно к тропическому климату.

16

К ним следует отнести грозовые области, области ураганов, характеризующиеся периодическими вихрями и смерчами, а также резкими колебаниями температуры, вулканиче­ ские области с наличием в воздухе серы и пепла.

Высокогорные области, расположенные на высоте бо­

для машиностроительной продукции, которую будут транспортировать морскими путями, приходится также учитывать особенности приморских районов (высокая относительная влажность, наличие в воздухе хлоридов, морского тумана, возможность непосредственного попа­ дания на оборудование морской воды и т. д.). В этом отно­ шении условно рекомендуется моря и океаны, располо­ женные севернее 30° с. ш. и южнее 30° ю. ш., относить к умеренному морскому климату, а заключенные между этими широтами — к тропическому морскому климату. В практической работе рекомендуется пользоваться об­ щими классификационными картами деления земного шара на основные климатические зоны по техническим признакам ,[39].

Г л а в а II

ВИДЫ РАЗРУШЕНИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ

1.МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Всоответствии с требованиями стандартов и техниче­ ских условий машиностроительная продукция должна сохранять неизменными все свои параметры и работоспо­ собность в течение установленного срока службы после ее хранения и транспортирования в любых условиях.

Для решения вопроса надежного хранения оборудова­ ния необходимо иметь представление об изменениях, про­ исходящих в материалах и в самом оборудовании под воз­ действием указанных выше факторов, а также о характере этого воздействия. Наиболее опасным видом разрушения является коррозия металлов. Большинство наиболее от­ ветственных деталей машин изготовляют из металлов, поэтому вопросу изучения механизма коррозии всегда уде­ лялось и уделяется большое внимание, процессы разруше­ ния других материалов исследованы в меньшей степени. Последнее обстоятельство в известной степени затрудняет создание машин с одинаковой степенью надежности дета­ лей из различных материалов при эксплуатации и хра­ нении и тормозит разработку универсальных способов консервации изделий, поскольку в настоящее время наряду с металлами для изготовления деталей начинают широко применяться другие материалы.

Металлы. Различные виды разрушения металлов, встре­ чающиеся в практике эксплуатации и хранения изделий, в основном относятся к электрохимическому классу кор­ розии, которая является результатом взаимодействия металла и раствора электролита (водные растворы солей, кислот и щелочей). Известно, что основной объем потерь от коррозии при эксплуатации металлических конструк­ ций на открытом воздухе приходится на атмосферную коррозию ••— коррозию в жидких пленках конденсата [90].

18

Механизм разрушения металлов под действием элек­ трохимической коррозии в настоящее время достаточно изучен [80].

Коррозия может происходить только при условии взаимного разряда избыточных электронов в металле и положительных ионов в электролите. Условия для этого всегда имеются, и процессы разряда могут идти по двум схемам: за счет разряда положительных ионов раствора или образования в растворе новых отрицательных ионов. Большинство процессов электрохимической коррозии идет по второй схеме с образованием гидроксильных групп. В этом случае процесс коррозии проходит с поглощением кислорода и называется процессом с кислородной деполя­ ризацией.

Непрерывность перехода атомов-ионов металла в рас­ твор обеспечивается электрохимической гетерогенностью (неоднородностью) поверхности металла. Поэтому на по­ верхности металла всегда имеются участки с разными электрическими потенциалами (макроили микропары).

Механизм разрушения металлов под действием электро­ химической коррозии может быть представлен в виде сле­ дующей упрощенной схемы: переход ионов металла в элек­ тролит в результате электростатического взаимодействия с молекулами воды; перетекание избыточных электронов металла на более положительные участки (катоды); раз­ рядка избыточных электронов в результате соединения с ионами или атомами раствора; отвод от анодов и катодов ионов и образование продуктов коррозии. Сразу после начала действия микропары разность потенциалов между анодом и катодом уменьшается, что существенно ограни­

силе коррозионного тока /, которую можно иа основании уравнения электрохимического процесса коррозии выра­ зить аналитически

катода и анода; со — омическое сопротивление.