Введение. Тепловое воздействие пожара на технические средства — распространенная и серьезная проблема. В этой  связи  представляется актуальной задачей  исследование  физико-химических  и  тепловых  превращений  в устройствах  на  основе  теллурида  кадмия при техногенных  или  природных  пожарах. По  ряду  материалов подобные  исследования не  проводились,  а  имеющиеся  результаты  недостаточны  или узкопрофильны. В предложенной  статье представлены  новые  данные  по  дефектостойкости  и  применимости  материала  в зависимости  от  теплового  воздействия.

Цель  исследования — изучение особенностей деградации  под воздействием экстремальных температур для создания новых материалов с заданными свойствами.

Материалы и методы. Исследовались образцы теллурида кадмия (CdTe), используемые в солнечных панелях и детекторах.  В  практической части работы  оценивалось тепловое  воздействие  на  образец  обычных  и экстремальных  температур  с  последующим  изучением  материала  методами  просвечивающей  электронной микроскопии. Эксперименты имитировали зону теплового воздействия пожара. Расчетно-теоретическая работа заключалась в  совершенствовании  математической  модели  физико-химических  превращений  и  эволюции дефектов при тепловом воздействии до 1092 °С. Математическая модель учитывала теплодозу, характерную для неуправляемого горения. Для решения уравнений задействовали программный пакет Maple.

Результаты исследования. Визуализировано формирование дефектов в образце CdTe при существенно разных уровнях теплового воздействия. Нижняя граница — около 20 °С, верхняя — более 600 °С. Детально проработаны превращения в контрольных образцах CdTe при воздействии температуры до 1092 °С с шагом 15 °С. Точечные дефекты,  обусловленные  воздействием  температуры,  представлены  как  фактор  разрушения  материала,  а следовательно, и сбоев в работе устройства. Решена система уравнений, которая учитывает комплекс параметров: частоту  колебаний атомов  в  решетке,  температуру,  концентрации  узлов  CdTe, междоузельных  атомов  и вакансий,  миграцию  и  присоединение  междоузельных  атомов  и  вакансий.  Графически  представлены концентрации вакансий и междоузельных атомов в образцах CdTe в зависимости от толщины и температуры. Итоги  научных  изысканий  позволяют  утверждать,  что  детекторы  на  основе  CdTe относительно  корректно работают только  при  теплодозе  до  400 °С.  В  диапазонах  400–600 °С  дефектная  сеть  материала  активно эволюционирует, препятствуя разрушению. Однако дальнейшее увеличение теплового воздействия приводит к полной деградации оборудования, что не позволяет использовать теллурид кадмия в экстремальных условиях даже непродолжительное время.

Обсуждение и  заключение.  Предложенная  усовершенствованная  модель  физико-химических  превращений  в устройствах на основе CdTe в зонах теплового воздействия позволит более избирательно подходить к вопросу использования оборудования. Кроме того, необходимо совершенствовать материалы и повышать их стойкость к экстремальным температурам.

Введение. Значимая проблема техносферной безопасности — риски аварий и пожаров при транспортировке и  перекачке  нефти  и  нефтепродуктов. Причинами  могут  быть утечки  из-за  коррозионных  повреждений трубопроводов, цистерн,  резервуаров  нефтехранилищ.  Ввиду  возможных  серьезных  финансовых, экологических  и  социальных  последствий  таких  происшествий  важно постоянно  изыскивать  новые,  более эффективные,  подходы  к  предотвращению  коррозионных  процессов.  Очевидно,  например,  что  в  настоящее время  досконально  изучены  далеко  не  все  химические  соединения,  способные  подавлять  или  тормозить разрушение  металлов  и  сплавов. Представленная  научная  работа  призвана  отчасти  преодолеть  недостаток данных в этой области.

Цель — исследовать малоизученное соединение салицилиден-анилин, которое может быть ингибитором коррозии аналогично другим, сходным по строению и составу азотсодержащим составам.

Материалы  и  методы. Для  исследования  ингибиторных,  адсорбционных  и  комплексообразующих  свойств салицилиден-анилина  использовали  гравиметрический  метод.  Проводили  опыты  с  пластинами  из  стали  Ст3. Фиксировалась  масса  металлических  образцов  без  ингибитора  и  с  ингибитором  до  и  после  выдержки  в испытуемых  средах.  Эффект  определяли  по  изменению  скорости  коррозии.  При  постановке  экспериментов ориентировались на ГОСТ 9.905–82 «Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний». Объем коррозионной среды определили по ГОСТу 9.506–87 «Единая система защиты от коррозии и  старения.  Ингибиторы  коррозии  металлов  в  водно-нефтяных  средах».  Критерии  коррозии  взяли  из ГОСТа 9.908–85 «Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости». Расчеты  основывались  на  принципе  оценивания,  который  задает  отношение  мультипликативного метризованного  линейного  порядка  на  множестве  частных  критериев. Для  ранжирования  использовали интегральный показатель, основанный на математическом и методическом подходах.

Результаты  исследования. Изучено  воздействие  солянокислой  среды  на  образцы  стали  Ст3.  Брали  четыре концентрации  ингибитора:  0 %, 0,01 %, 0,1 %, 0,2 %.  Зафиксировали массу металлических  образцов  без ингибитора  и  с  ингибитором  до  и  после  выдержки  в испытуемых  средах.  Эффект  определили  по  изменению скорости  коррозии.  Рассчитали  массовый  показатель  коррозии.  Качество  поверхности  при  разрушении  и ингибировании  коррозии  определяли  в  пять  этапов:  выбрали  оцениваемые  элементы,  сформулировали  цель оценивания,  нашли  элементы  технического  состояния  исследуемого  объекта,  описали  суть  определения полезности  или  ценности  критерия,  пояснили  суть  оптимизации. Исследуемые  свойства  ранжировали  по отношению  мультипликативного  метризованного  линейного  порядка  на  множестве  частных  критериев.  Для расчетов поставили задачу — определить компоненты вектора В в соответствии с одним из этапов оценки. Речь идет  о  стадии,  когда  полезность  или  ценность  критерия  анализируется  по  точкам  на  числовой  оси, указывающим на состояние объекта «лучше — хуже». Построили показатель z, аппроксимирующий известную или  задаваемую  (обучающую)  матрицу  парных  взаимосвязей  между  объектами.

Полученный  в  итоге  показатель  позволяет  оценивать  техническое  состояние  поверхности  в  процессе протекания  коррозии  и  при  ее  замедлении за  счет  добавления  салицилиден-анилина.  Получен  результат  для образцов  с  площадью  поверхности  от  10,1∙10^-4 м² до  11,9∙10^-4 м².  За  время  эксперимента  масса  металла уменьшалась  в  0,2–0,8  раза  с  ингибитором  и  почти  в  3,5  раза  без  него.  Фиксировался  массовый  показатель коррозии  от  0,15 г/м²∙ч  до  0,48 г/м²∙ч.  При  этом  защитная  способность  ингибитора  оказалась  достаточно высокой:  минимальная  — 77,4 %,  максимальная  — 94,8 %.  Это  убедительный  показатель.  Стоит  также упомянуть такое преимущество салицилиден-анилина, как невысокая опасность. Класс его опасности — III (для сравнения: класс опасности анилина на уровень выше — II).

Обсуждение и заключение. Предлагается использовать салицилиден-анилин как средство, повышающее срок безопасной службы нефтепроводов и цистерн. Доказан потенциал этого состава как эффективного ингибитора коррозии,  хорошо  растворимого  в  нефти  и  нефтепродуктах.  Отмечены  такие  свойства салицилиден-анилина, как медленное окисление и умеренная токсичность.

Введение. Около трети сотрудниц средних и крупных сельскохозяйственных предприятий работают в опасных и  вредных  условиях.  Стоит  уточнить,  что  ситуация  в  этой  сфере  постоянно  меняется,  информация  может устаревать. Указанную проблему призвана решить  представленная  научная работа. Для изучения актуальных данных  следует  рассматривать  и  систематизировать  новые  сведения.  Цель исследования  — анализ недавно опубликованной официальной статистики о воздействии условий труда на здоровье работников агросектора и, в  частности,  женщин.  Кроме  того,  рассматриваются  проблемы формирования и  развития профессиональных заболеваний женщин, занятых в сельском хозяйстве.

Материалы  и методы. В  качестве  материалов исследования использовались сведения Федеральной  службы государственной  статистики,  Министерства  здравоохранения  РФ,  а  также труды зарубежных  и  российских ученых,  которые  изучали  особенности  работы  в  сельском  хозяйстве. Данные  официальной  статистики обобщались  в  виде  таблиц,  визуализировались  как  диаграммы.  Иллюстративный  материал  позволил,  в частности,  сопоставить  показатели,  выявить  наиболее  существенные  риски,  связанные  с работой женщин  в агропромышленном комплексе.

Результаты  исследования. Около  35 %  (то  есть  более  трети)  персонала  средних  и  крупных  предприятий агропромышленного комплекса — это женщины. Многие из них трудятся во вредных и опасных условиях. С 2015  по  2021  гг.  соответствующий  минимальный  зафиксированный  показатель  — 26,4 %  из  всех  женщин, занятых  в  сельском  хозяйстве,  максимальный  — 37 %.  Обобщенные  статистические  данные  позволяют утверждать, что с 2015 по 2021 гг. ситуация существенно не улучшается, понижающий тренд не формируется. Если  же говорить о тяжелых работах, то доля женщин, выполняющих такие функции, увеличилась с 13,8 до 17,7 %,  то  есть  к  2021  году  ситуация  заметно  ухудшилась.  Отметим  прогресс  с  напряженными  трудовыми процессами в сельском хозяйстве. Доля женщин, занятых такими работами, сократилась почти вдвое: с 3,5 % до 1,8 %. Особенно вредным для работниц агросектора производственным фактором следует признать физические перегрузки,  которые  функционально  перенапрягают  органы  и  системы  организма.  Наиболее  проблемная  с точки зрения женского здоровья отрасль — животноводство.

Обсуждение  и  заключение. Результаты  работы  позволяют  сделать  вывод  о  неудовлетворительных  условиях труда  женщин  в сельском  хозяйстве. Ситуацию  могут  улучшить  государственный  контроль,  взаимная заинтересованность работодателей и работников в организации рабочих мест и соблюдении требований охраны труда.  Системный  подход должен  сократить  число  профессиональных  заболеваний  среди  женщин,  улучшить показатели по здоровью работниц агросферы.

Введение. Обеспечение высокой надежности и безопасности эксплуатации пассажирских лифтовых установок во  многом  определяется  реализуемым  режимом  их  технического  обслуживания (ТО). Частота выполнения профилактических  воздействий  зависит  прежде  всего от  уровня  загруженности  лифта,  для  оценки  которого используются временны́е, силовые показатели и степень отработки ресурса. В качестве временны́х показателей приняты коэффициент  чистого  машинного  времени (КМВ)  и  частота включений,  которые  являются случайными величинами, зависящими от ряда внутренних факторов, характеризующих условия эксплуатации установки. Целью  данной  работы  является  установление  взаимосвязи  средних  значений  КМВ,  как  одного  из главных показателей загруженности лифтовой установки, и основных внутренних факторов.

Материалы  и  методы. Исследования  выполнены  на  основе  обработки  и  обобщения  статистических материалов  диспетчерского  контроля  временны́х показателей  ряда  пассажирских  лифтовых  установок. Случайным  образом  отобраны  11 лифтов в  домах,  отличающихся  этажностью,  количеством жильцов, пользующихся  лифтом, и скоростью  движения кабины. Для построения эмпирических зависимостей КМВ от числа жильцов, скорости кабины и  этажности дома использованы графоаналитические методы. Наряду с техническими параметрами лифта учитывались случайные изменения показателей КМВ по времени суток.

Результаты  исследования. Установлены  эмпирические  зависимости  КМВ  от  основных  внутренних факторов — плотности  заселения  дома,  этажности здания  и  скорости  движения  кабины. Математические модели  обеспечивают  получение  результатов,  адекватных  экспериментальным значениям. Ошибка  при сравнении расчетных данных с фактическими не превышала в большинстве случаев 10 %.

Обсуждение  и  заключение. Значения полученных  эмпирических  зависимостей  дают  возможность оценивать загруженность  установок  в  текущий  период  эксплуатации  без  проведения дополнительных  многодневных замеров.  Эмпирические  формулы  можно  использовать  в  качестве  базовых  соотношений  при  имитационном моделирования в произвольной стадии жизненного цикла.

Введение. Для  оценки  состояния  металла  конструкции  чаще  всего  применяют неразрушающие  методы. Опасное напряжение определяется по значению предела текучести. У такого подхода есть слабые места. Это, во-первых, вероятностная природа методики (в нормативно-техническую документацию вносится минимальное значение показателя, полученное при лабораторных испытаниях). Во-вторых, следует преодолеть ограничения по  числу  образцов.  В-третьих,  разная  длительность  эксплуатации  обусловливает  значительную  разницу механических  характеристик  металла,  что  в  известной  степени  осложняет  долгосрочное  прогнозирование состояния  конструкции.  Представленная работа призвана решить  эти  задачи в  рамках  исследования  новых и давно  эксплуатируемых  объектов  в  Ростовской  области. Цель научных  изысканий — анализ усталостных изменений и определение возможной деградации металла.

Материалы  и  методы. Механические  характеристики  исследуемого  материала  достоверно  описываются законом  распределения  Вейбулла  через  параметр  сдвига  (минимально  возможное  значение  характеристики) и параметр  формы  (рассеивание  величины).  Для  научных  изысканий  в  рамках  работы  задействовали  метод индентирования,  основанный  на  видоизмененном  способе  оценки  твердости  по  Роквеллу.  Конический индентор  внедряется  в  поверхность,  затем  анализируется  реакция  металла.  Для  реализации  метода воспользовались  аналогово-цифровым  преобразователем  и  ноутбуком.  Для  корреляционного  анализа  брали промежуточные  характеристики:  глубина,  максимальная  и  минимальная  скорости,  максимальное и минимальное ускорение внедрения конуса. Устанавливалась корреляция с механическими характеристиками, определенными по стандартным испытаниям на растяжение и твердость металла.

Результаты исследования. Изучались объекты с нулевой и многолетней эксплуатацией. Замеры проводили на складе, производстве, стадионе, мосту, во Дворце спорта и на опоре линии электропередач. Из группы новых и отработавших сооружений выбрали по одному для подробной фиксации значений пределов текучести. Так, до  начала  эксплуатации  проанализировали  состояние  трех  металлических  ферм  склада.  Установлено,  что наименьше  значение  предела  текучести  здесь  — 240  МПа,  максимальное  — 345  МПа.  На  опорах  линии электропередач, бывших в эксплуатации 43 года, самое низкое зафиксированное значение предела текучести — 235 МПа, самое высокое — 384 МПа. Для каждого из шести сооружений приводится минимальное и среднее распределение  значений  предела  текучести  металла,  даны  коэффициенты  вариации  этого  показателя. Зафиксированные  значения  обобщены  в  виде  таблицы.  Рассчитаны средние  показатели  по  всем  новым и отработавшим  конструкциями.  Графически  представленные  данные  иллюстрируют  рост  коэффициентов вариации предела текучести с увеличением срока эксплуатации.

Обсуждение  и  заключение. Сравнительный  анализ  полученных  значений  предела  текучести  строительных конструкций  приблизительно  одного  класса  прочности  позволяет предположить,  что  влияние  времени эксплуатации  может  как  увеличить,  так  и  уменьшить  исследуемый  показатель.  При  этом  длительная эксплуатация  — фактор,  увеличивающий  среднее  значение  коэффициента  вариации. Для  мониторинга прочностных  возможностей  конструкции  целесообразно  задействовать  неразрушающий  метод,  выборочно отслеживая механические характеристики элементов до и в процессе эксплуатации.

Введение. В публикациях  о спеченных деталях из металлических  порошков  рассматриваются межчастичное сращивание  в горячедеформированных  материалах и особенности  низколегированных  конструкционных сталей, а  также применение  углеродосодержащих материалов. Авторы представленной статьи  ранее исследовали спекание во взаимосвязи со структурными изменениями материала, описывали изменение физических  и  механических  свойств,  восстановление  оксидов,  рекристаллизацию и т. д.  В  данной работе показана связь  механических  свойств  порошковых  сталей  с параметрами внутрикристаллитного  сращивания. Кинетика его  развития  во  время спекания демонстрируется  впервые.

Цель  исследования  — выяснить,  как спекание влияет на межчастичное сращивание и структуру порошковых сплавов с железом и углеродом. Задача — изучить технологические режимы спекания  образцов  из  легированного  и  чистого  железного  порошка  для достижения наилучших механических характеристик.

Материалы и методы. Порошки фирмы «Хёганес» (Höganäs) спекали при температуре 900–1150 °С в течение 0,5–2,5 часов.  Защитная  газовая  среда  (диссоциированный  аммиак)  позволяла  предотвратить  окислительные и другие  реакции  спекания.  Для  статического холодного прессования задействовали гидравлический пресс 2ПГ-125 с максимальным усилием 1250 кН.

Результаты  исследования. Впервые  экспериментально  установлено наличие разных  по  интенсивности механизмов  внутрикристаллитного  сращивания  при  спекании. Построены  зависимости  приращения относительной  площади  контактной  поверхности  от  длительности  изотермической  выдержки.  С  ростом температуры  спекания  до  1150 ºС и  времени  выдержки  более 80  мин  площадь  контактной  поверхности постепенно  увеличивается.  Показано,  что  у  образцов  из  рассматриваемых  марок  порошка  при  1150 ºС формируется внутрикристаллитное сращивание на  всей  контактной  поверхности.  Следовательно,  данную технологию можно рекомендовать для практического использования. Добавление в шихту графита замедляет рост контактной поверхности. При этом формовки из чистого порошка АВС100.30 и из порошка Distaloy HP-1 демонстрируют различия. В первом случае с добавлением в шихту графита контактная поверхность развивается интенсивнее,  чем  во  втором. Полученные  результаты  зафиксированы  на  фото  и  визуализированы  в  виде графиков.

Обсуждение  и  заключение. По результатам механических  испытаний  можно  оценить  долю  контактного сечения  формовки  с  внутрикристаллитным  сращиванием.  Его признак — структурное  соответствие межчастичной  поверхности  сращивания  и  межзеренной  границы.  Значение  этой  границы  определяется  при сопоставлении относительной  площади  контактного  сечения  с  внутрикристаллитным  сращиванием и относительной  площадью контактной  поверхности. Определены  возможности  повышения  качества сращивания порошковых сталей за счет увеличения температуры и времени их выдержки при спекании.

Введение. Работа фокусируется на решении проблем качества отливок из сплава Al-Si-Mg (АК9). Отмечены отсутствие единой теории модифицирования сплавов и необходимость поиска решений, обеспечивающих хорошее качество продукции. Рассматриваются причины брака из-за слабого обоснования выбора производителя исходного шихтового материала — чушек. Чушки от двух поставщиков сравниваются с точки зрения структурнофазового состояния. Показано, как оно обусловливает дефекты отливок. Отмечена неэффективность традиционных методов подавления образования хрупких пластин железосодержащей фазы в сплаве системы Al-Si-Mg за счет присутствия в химическом составе сплава Mn. Если указанный недостаток наследуется из исходного материала, общепринятый подход не срабатывает. Сформулированы рекомендации по решению этой выявленной проблемы. Внедрение предложенного подхода в производственную практику способно открыть путь к решению важной прикладной задачи — улучшить формулировки заданий для тендеров. Актуальность исследования обусловлена широким применением сплавов системы Al-Si-Mg (АК9) в современном машиностроении, в том числе в аэрокосмических конструкциях. Цель данной работы — изучить влияние структурно-фазового состояния исходного материала на качественные характеристики готовых отливок из сплава системы Al-Si-Mg.

Материалы и методы. Проанализированы восемь плавок, в которых использовались чушки двух производителей. Рентгенография позволила выявить корреляцию между строением излома отливок, структурой и качественными показателями. Для анализа микроструктуры и химического состава фаз использовали сканирующую электронную микроскопию. Устанавливая требования к качеству, исходили из действующих отраслевых и государственных стандартов. Из этих же документов брали условия термической обработки образцов. Спектрограммы визуализировали в виде графиков, демонстрирующих интенсивность пика элемента в оже-спектре и энергию электронов, возникших в результате оже-эффекта.

Результаты исследования. Результаты рентгенографии дают основания утверждать, что продукция, предоставляемая поставщиком № 1, обладает значимыми преимуществами в плане качества. Если ориентироваться на отраслевой стандарт, исключение из процесса чушек 2-го поставщика обеспечивает выпуск продукции без литейных дефектов на уровне 73 %. В противном случае этот показатель не превысил 57 %. Браковочными индикаторами были несплошности, скопления раковин, высокая пористость. После плавок 5–8, которые задействовали материалы 2-го производителя, исследовались изломы образцов после разрыва. Выделены локации с гладким, вязким и смешанным рельефом. Увеличение до ×500 позволило установить незначительные участки с вязким рельефом, что характерно для хрупкого разрушения по механизму скола. Установлено отсутствие включений и ликваций. Рассмотрена микроструктура шлифов из разрывных образцов. Выяснилось, что она соответствует модифицированному и термообработанному состоянию сплава АК9ч без признаков пережога. Отмечены отдельные темные игольчатые фазы и единичные поры. Описаны условия дисперсных выделений Si, выкрашивания Al₃₂Si₁₀Fe₅Mn и Al₃₇Si₅Fe₅Mn, а также выделение фазы Al₃₆Si₃Fe₆Mn₃ в скелетообразной форме. Перечислены преимущества микроструктуры образцов чушек от производителя № 1. Она соответствует модифицированному состоянию сплава АК9ч. Ветви дендритов и размеры включений кремния меньше. Не обнаруживаются иглообразные фазы Al_xSi_yFe_zMnq.

Обсуждение и заключение. Светлые участки в изломах отливок образовались по хрупкому механизму разрушения, что связано с наличием в структуре сплава пластин фазы Al_xSi_yFe_zMn_q. Если железосодержащие фазы наследуются из исходного материала, то традиционные методы подавления образования не приводят к созданию компактных равноосных полиэдров. Для повышения качества отливок рекомендуется использовать чушки с предварительно модифицированной структурой, без включения пластин фазы переменного состава Al_xSi_yFe_zMn_q. Полученные результаты можно задействовать в том числе для обоснования требований к материалу при проведении тендеров, что даст возможность предприятиям машиностроительной отрасли улучшить качество продукции и снизить затраты на брак. В итоге это повысит их конкурентоспособность на российском и мировом рынке.