Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Сборник Н.Т. Прикладная синергетика и проблемы безопасности
 
djvu / html
 

УДК 669.131.22
,- Шарафиев Р.Г., Хайрудинов И.Р.
ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИФФУЗИИ УГЛЕРОДА В МАТЕРИАЛ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ АППАРАТОВ
В данной работе представлены результаты радиохимических исследований процесса диффузии углерода в углеродистые и нержавеющие стали. В температурном диапазоне 430 ... 850 С установлен стадийный процесс насыщения металла углеродом. Сначала имеет место диффузионной перенос углерода в зоне, расположенной у поверхности металла на глубину 15 мкм, данный процесс описывается в рамках классического уравнения линейной диффузии. По мере развития процесса наблюдается ускоренный транспорт углерода в массу металла и достигает толщины до 25...40 мкм в зависимости от температуры науглероживания
При контакте металла технологических аппаратов процессов крекинга, коксования, пиролиза с нефтепродуктами в температурном диапазоне 430-850 С наблюдается его науглероживание, глубина которого достигает 1,6-2,5 мм [1, 2]. Скорость насыщения стали углеродом зависит от состава и структуры металла, режима технологического процесса и свойств углеводородного сырья. Особенно интенсивно идет науглероживание змеевиков печей установок пиролиза, отмечено [2], что срок службы последних 12-14 труб сокращается примерно на 20% по сравнению с долговечностью труб на других участках этого же пиролизного змеевика.
Искусственное науглероживание сталей для их поверхностного упрочнения в известном процессе цементации осуществляется из газовой углеродосодержащей среды, состоящей из смеси газов - СО, СО2, СН4, Н2 и N2, взятых в различных соотношениях [2, 3]. Моделирование диффузионного процесса, протекающего при цементации, описано достаточно подробно в [3].
Для случая науглероживания металла при его контакте с твердыми углеродными материалами, например, нефтяными коксами такое моделирование еще выполнено недостаточно. Ранее одним из авторов [4] были получены результаты радиохимических исследований процесса науглероживания различных сталей при незначительных временах контакта. Было установлено, что радиоуглерод - С14 из нефтяного кокса за 4 часа при температурах в пределах
625-850 С проникает в углеродистые стали на глубину от 10 до 40 мкм и скорость протекания процесса науглероживания зависит от температуры и механической нагрузки на стальной образец.
При обработке результатов [4] в рамках уравнения линейной диффузии углерода были
определены цифровые значения предэкспоненты (Д0) и энергии активации (Ед), по которым можно рассчитывать вели чины коэффициента диффузии (Д) в широком интервале температур:
Д=Д0ехр(-Ед/1<Т), (1)
В уравнении (1) k - постоянная Больцмана, равная 1,381 • 10-23 Дж/К, а Т - температура в градусах Кельвина (К).
-7-

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210


Промышленная безопасность: справочники, нормы, правила