Зовнішні впливи.

1.4 Кліматичні дії

Кліматичні умови експлуатації ЕА є сукупністю природних і штучних кліматичних дій. Природні кліматичні дії на ЕА обумовлюються погодними умовами, що включають температуру, вологість, вітер, атмосферний тиск і ін. Штучні кліматичні дії створюються унаслідок функціонування ЕА і розташованих поряд з нею технічних об'єктів.

У міжнародній технічній кліматології, класифікації макрокліматичних умов, що займається питаннями, з точки зору їх впливу на технічні вироби, приведена класифікація клімату Землі. У основу цієї класифікації покладені усереднені за багато років значення екстремальної (максимальною і мінімальною) температури в році, максимальній абсолютній вологості повітря, а також максимальної температури, що поєднується з відносною вологістю повітря, що рівною або перевищує 95%. У таблиці. 2.1 приведені групи клімату, що визначають категорію вживання комплектуючих виробів (або скорочено виробів) ЕА згідно даної класифікації, а також дана узагальнена характеристика природних кліматичних умов вживання виробів (на відкритому повітрі) в зонах, що відносяться до даних груп клімату.

Таблиця 2.1. Групи клімату та узагальнена характеристика природних умов застосування виробів (на відкритому повітрі)

Кліматична група	Значення (усереднене за багато років)							Сфера застосування
	мінімальної температури, оС	мінімальної температури, оС	максимальної температури, яка поєднується з відносною вологістю, що дорівнює чи перевищує 95%, оС	максимальної абсолютної вологості, г·см-3	максимальної зміни температури повітря протягом 8год., оС	максимальної інтегральної густини потоку сонячної радіації, Вт·м2	максимальної інтенсивності дощу, мм·хв-1
Теплий помірний	- 20	35	25	22	40	1125	3	Обмежена
Холодний помірний, теплий помірний, теплий сухий	-33	40	27	24	40	1125	3	Загальна
Всі типи клімату Землі за винятком екстремального холодного та екстремально теплого	-50	40	33	36	40	1125	5	Універсальна в будь-якій точці земної кулі
Всі типи клімату Землі	-65	55	33	36	40	1125	5

Основними причинами зміни температури є широта місця, міра континентальності і топографічні умови. Вплив перших двох причин приводить до плавної і послідовної зміни температури. Топографічні умови (висота над рівнем морить і форма рельєфу) порушують цей плавний хід.

1.5 Біологічні умови

При виробництві, зберіганні, транспортуванні і експлуатації ЕА піддається дії біологічних чинників. Відповідно до ГОСТ 9.102—78 біологічний чинник (біочинник) — це організми або їх колонії, що викликають порушення справного або працездатного стану об'єкту. Біологічні умови, в яких знаходиться апаратура, її компоненти і елементи, визначаються сукупністю впливаючих біологічних чинників. Подія, що полягає у виході якого-небудь параметра ЕА під дією фактору за межі, вказані в нормативно-технічній документації, називають біологічним пошкодженням (біопошкодженням).

Переважна більшість мікропошкоджень ЕА обумовлена дією мікроорганізмів і плісневих грибів. Мікроорганізмом називають будь-який організм, що має мікроскопічні розміри і невидимий неозброєним оком.

Можливість виникнення біопошкоджень слід враховувати у всіх випадках контакту організмів з ЕА.

Проблема боротьби з біопошкодженнями ЕА включає вирішення наступних взаємозв'язаних завдань:

1) виявлення організмів збудників (або джерел) біопошкоджень і їх співтовариств;

2) дослідження процесів і механізмів біопошкодженні, характеру руйнувань і впливу їх на матеріали;

3) виявлення мікрокліматичних і технологічних зв'язків процесів здобуття матеріалів, виробництва, зберігання і експлуатації виробів ЕА з шкідливою діяльністю організмів;

4) випробування виробів і матеріалів з метою визначення їх стійкості до дії біочинників;

5) розробка методів захисту матеріалів і виробів;

6) розробка екологічних основ і методів біологічного руйнування і переробки відходів виробництва.

В процесі життєдіяльності організму необхідне постійне поступлення енергії від зовнішніх джерел або середовища, яке він отримує з живленням і диханням. Під час живлення організми взаємодіють один з одним і з довкіллям, беручи участь в кругообігу речовин в біосфері. Основними постачальниками органічних речовин в біосферу є фотосинтезуючі рослини, а основними споживачами є біоредуценти (бактерії і плісневі гриби) і тварини (комахи, птиці, гризуни і т. д.). Біоредуценти руйнують органічні речовини, здійснюючи їх мінералізацію і перетворення на прості речовини.

Аналіз біопошкоджень дозволяє згрупувати їх в чотири види (мал. 2.4): механічні макроруйнування при контакті, погіршення експлуатаційних параметрів, біохімічне руйнування і фізико-хімічна корозія на кордоні матеріал-організм.

Механічні руйнування викликаються в основному макроорганізмами, тобто організмами, що мають розміри, порівнянні з габаритами виробів. Макроруйнування при контакті може статися із-за зіткнення, прогризання і знищення. Прогризання матеріалів виробів гризунами (щурами, зайцями, білками, слепишамі і т. д.), а також комахами (головним чином різними видами термітів і мурашок) виникає у тому випадку, коли виріб перегороджує їм дорогу до корму.

Погіршення експлуатаційних параметрів ЕА викликається біозабрудненням, біозасміченням або біообростанням. Біозабрудненням називають залишки виділень організмів і продуктів їх життєдіяльності, які надалі, змочуючись водою або вбираючи вологу з повітря, змінюють характеристики і параметри виробів.

Біозасмічення ЕА пов'язане з наявністю пор грибів і бактерій, насіння рослин, конідій, частин міцелія грибів, посліду птиць, виділень організмів, відмираючих організмів. Відомі випадки споруди комахами (бджолами, мурашками і ін.) житла в розрядниках високочастотних трактів станцій радіолокацій.

Біохімічне руйнування є найширше розповсюдженим виглядом біопошкоджень, але в той же час і що найважче піддається вивченню, оскільки викликається в основному мікроорганізмами і плісневими грибами. Цей вигляд руйнування розділяють на два підвиди: біологічний вжиток в процесі живлення і хімічна дія речовин, що виділяються в процесі живлення. Біологічний вжиток пов'язаний з попереднім хімічним руйнуванням ферментом вихідного матеріалу інколи лише одного компонента, зазвичай низькомолекулярного з'єднання, наприклад пластифікатора, стабілізатора і так далі .Таке руйнування відкриває дорога фізико-хімічної корозії, приводить до погіршення термодинамічних властивостей матеріалу і його механічного руйнування під дією експлуатаційних навантажень. Хімічна дія продуктів обміну речовин зводиться до агресивної дії на матеріали органічних кислот.

Фізико-хімічна корозія на кордоні матеріал — організм викликається дією аміно- і органічних кислот, а також продуктів гідролізу. У основі цього біопошкодження лежать електрохімічні процеси корозії металів.

Мікроорганізми і плісневі гриби. Необхідно враховувати хорошу пристосовність мікроорганізмів до змін параметрів довкілля, вплив на їх зростання температури, вологості, тиску, кислотності і інших чинників. Найбільш сильний вплив на зростання організмів надає температура.

По відношенню до використання повітря для вироблення клітинної енергії розрізняють аеробні (основними є окислювальні реакції, в яких акцептор водню — кисень) і анаеробні (без вільного кисню) умови життя і розвитку організмів.

Бактерії — найчисленніша і поширеніша група мікроорганізмів, що мають одноклітинну будову. Більшість видів бактерій існують за рахунок мертвих органічних залишків.

Однією з особливостей мікроорганізмів є їх здібність до спороутворення. Спори у бактерій утворюються за несприятливих умов існування (недоліку живильних речовин, висушуванні, зміні рН середовища і т. д.).

Плісневі гриби відрізняються від бактерій складнішою будовою і досконалішим способом розмноження спорами. Клітки грибів (гіфи) утворюють переплетення і галуження, звані міцелієм.

Гриби здатні виробляти клітинну енергію лише за рахунок енергії хімічних реакцій. Міцелій і спори грибів утворюють добре забарвлені колонії, помітні неозброєним оком.

Мікроорганізми володіють багатим ферментативним апаратом. Вони здатні залежно від умов синтезувати потрібний фермент або використовувати ферменти іншого організму за відсутності потрібного власного. Пошкоджуючи діяльність мікроорганізмів в основному пов'язана з виділенням екзоферментів і продуктів метаболізму: аміно- і органічних кислот [14].

Дія мікроорганізмів на матеріали і вироби ЕЛ. Найбільш агресивними метаболітами мікроорганізмів є органічні кислоти (відомо близько 30 органічних кислот, що синтезують плісневими грибами), окислювально-відновні і гідролітичні екзоферменти. Завдяки мікроскопічним розмірам гіфи і спори проникають в поглиблення і тріщини матеріалу, викликаючи зміни маси, водопоглинання і міри гідрофобності. Обростання мікроорганізмами залежить від хімічного складу і будови матеріалу, мікрофлори довкілля, наявність забруднень (органічних і неорганічних) в повітрі, кліматичних умов і вибірковості дії співтовариств організмів.

Поверхнева дія плісневих грибів за рахунок конденсування вологи і підвищення температури приводить до коротких замикань між струмоведучими частинами плат. Органічні кислоти і інші метаболіти володіють високою провідністю. В результаті знижуються питомі об'ємний і поверхневий опори, збільшується tg δ, зменшуються межі механічної міцності матеріалів на розтягування і вигин. Обростання сплавів свинцю, алюмінію і сталі веде до інтенсивного розчинення зерен металів.

Оптичні вироби із скла піддаються руйнуванню плісневими грибами із-за розчинення продуктами метаболітів. На абсолютно чистій поверхні скла зростання грибів не спостерігається, проте у виробництві неможливо досягти високої чистоти. Зростання плісневих грибів краще йде на нейтральних стеклах (наприклад, кварцевому) і гірше на склі з лужною реакцією. Навіть помірне зростання мікроорганізмів представляє серйозну проблему, оскільки знижує контрастність зображення, створює небажане розсіювання світла.

Найбільший вплив роблять мікроорганізми на органічні субстрати, оскільки використовують їх як джерела вуглецю. Це можуть бути пластмаси, фарби, сліди мастила, залишки флюсів, розчинників, поту рук, адсорбовані органічні частки з повітря цеху або складу. Відзначимо, що в повітрі виробничих приміщень число колон мікроорганізмів в 5 разів менше, ніж при зберіганні на відкритому повітрі, і в 3 рази менше, ніж на складах. Сприятливу дію надає аерація повітря виробничих приміщень.

Зростання плісневих грибів на полімерах відбувається в основному за рахунок низькомолекулярних з'єднань: пластифікаторів, стабілізаторів і наповнювачів. Краще протистоять грибам молекули великого розміру і гідрофобної природи. Важкі метали (мідь, нікель, кобальт і т. д.) токсичні для мікроорганізмів. Найшвидше руйнуються фенопласти з органічним наповнювачем.

Останні дослідження виявили вплив мікроорганізмів на ситали. Дослідженнями в електронній промисловості встановлено, що 45% готових ІС містить спори плісневих грибів 19 видів, джерелами яких є руки робітників, технологічні середовища і повітря приміщень. Заростання ІС колоніями «чорної цвілі» дало 40,7% браку. Аналогічні дослідження в радіопромисловості вказали на значну поразку грибками пластмасових деталей. Вживання гарячих операцій на початкових стадіях технічного процесу сильно понижує кількість колоній.

Комахи. Серед комах найбільшою шкідливою діяльністю відрізняються терміти.

Терміти руйнують всілякі, в першу чергу целюлозні (дерево, картон, папір) і м'які синтетичні матеріали і вироби з пенополіуретана, губчастого поліетилену, пінополістиролу, фенопластів з целюлозними наповнювачами, полівінілхлоридних трубок, гуми на основі натурального каучуку, склопластика на основі ЕДМ-2-2, склотканини, просоченої клеєм БФ-2, і так далі Окрім прогризання і знищення в процесі живлення слід враховувати біозасмічення, що викликається термітами, і біозабрудненими виробами.

Серед інших видів комах найбільш небезпечні міль (ушкоджує натуральні і штучні тканини, нитки, засмічує апаратуру), жуки-шкіроїди (ушкоджують кабелі і покриття), мурашки (псують вироби, засмічуючи і забруднюючи їх).

Гризуни. Гризуни наносять в основному механічні пошкодження, що викликають обриви, замикання і порушення герметизації.

Найчастіше гризунами ушкоджуються лінії радіофікації, підземні кабелі. Гризуни здатні перекушувати дріт перерізом 0,05—0,1 мм2 і ушкоджувати обплетення кабелів (наприклад, РК 75-7-21, РК 75-4-12).

Апаратура в металевому корпусі без отворів стійка до дії гризунів. З полімерів стійкими до дії гризунів є металлопласти і деякі види органічного скла (СОЛ-10-ЭМ). Такі матеріали, як фторопласти, текстоліту, склотекстоліту, гетінакси, ушкоджуються гризунами на 10—80%. Покриття зазвичай нестійкі до дії гризунів.

Захист виробів і матеріалів від біопошкоджень полягає в розробці і вживанні матеріалів з такими властивостями, які лежать далеко за адаптивними можливостями живих організмів.