Способ испытания герметизирующей системы и подложка к ней для реализации этого способа

 

Изобретение используется в испытательной технике, реакторной технике, при проектировании герметичных сосудов. Технический результат изобретения - расширение эксплуатационных возможностей, обусловленных определением устойчивости соединения ГС-подложка в условиях получения поглощенной дозы по γ-излучению 1000 Мрад при одновременном воздействии β-активной воды, имеющей температуру 50-70°С. Это обеспечивается за счет того, что соединение герметизирующая система (ГС) - подложка погружают в жидкость и воздействуют на него ионизирующим γ- и β-излучением с изменением температуры, при этом на протяжении всего времени испытания осуществляют контроль за состоянием ГС, а в качестве параметра определяют набранную системой поглощенную дозу облучения на момент нарушения целостности ГС. Подложка к ГС изготовлена из металла и выполнена в виде замкнутого объема с внутренней полостью и со сварным швом, имитирующим реальные микротрещины и непровары, на которые нанесена испытуемая ГС. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретения относятся к испытаниям, а именно к определению адгезионной способности соединения герметизирующей системы (ГС) с подложкой при комплексном воздействии различного вида нагрузок, и могут быть использованы в технике строительства герметичных сооружений.

Известны различные способы (см. , например, а. с. СССР NN 1298618, 1305579, заявка ФРГ N 2503892, заявка Великобритании N 1562858 и др.) для исследования адгезионной способности соединения ГС - подложка, однако все они в той или иной степени не позволяют судить об устойчивости адгезионного соединения к комплексному воздействию необходимых сред и нагрузок.

Известен способ испытания адгезионных соединений (а.с. СССР N 1436026, G 01 N 19/04 1988 г.), заключающийся в том, что на границу раздела фаз адгезив-субстрат одновременно подают поверхностно-активную жидкость и прикладывают к адгезиву в центре субстрата сосредоточенную отрывающую нагрузку с помощью элемента, жесткость которого больше жесткости адгезива, величину которой постепенно увеличивают по мере отделения адгезива от субстрата, контролируют величину нагрузки и прогиба адгезива, фиксируют величину нагрузки, при которой увеличение прогиба адгезива происходит без увеличения усилия на элемент и определяют энергию адгезионного разрушения по определенному математическому выражению.

Использование настоящего способа позволяет оценить энергию адгезионного разрушения границ раздела фаз адгезионных соединений на основе клеевых композиций и слоистых композиционных материалов. Однако в условиях сложной радиационной обстановки потребуется перевод устройства на дистанционное управление и контроль, что повлечет за собой серьезные материальные затраты. Также к недостаткам способа следует отнести невозможность воспроизведения реальных условий, в которых должно работать соединение ГС - подложка.

Известен способ определения адгезионной прочности соединения подложки с ГС, принятый в качестве прототипа (а.с. СССР N 1658039, G 01 N 19/04 1991 г. ), по которому соединение размещают в термостатируемой жидкой среде, прикладывают к нему нагрузку, величина которой меньше разрушающей для данного соединения. Последнее предварительно нагружают оптимальной нагрузкой вне жидкой среды, до P_отг (минимальная нагрузка), обеспечивая отгиб адгезива от подложки на угол 90^o, и до P_отр (максимальная нагрузка), обеспечивая отрыв адгезива от подложки. Погружают соединение ГС - подложка в испытуемую жидкую среду таким образом, чтобы граница воздействия жидкости на соединение совпадала с границей раздела ГС - подложка и при испытании оставалась постоянной и равной ширине отрываемого слоя. Прикладывают к ГС последовательно ряд нагрузок P в пределах P_отг≅ P < P_отр и определяют скорость отслоения ее от подложки.

При помощи этого способа удалось повысить точность определения адгезионной прочности путем определения оптимальных отрывающих нагрузок и обеспечения постоянства контакта жидкости с границей раздела соединения ГС - подложка.

Однако известный способ сложен по исполнению из-за большого количества операций, требующих создания специального устройства для этих испытаний. При необходимости длительного дистанционного управления таким способом испытания, он становится еще более громоздким, а для испытания соединений, работающих в условиях высокого γ- фона, не пременим, т.к. не воспроизводит этих условий.

Изучение и анализ патентной и технической информации показывает, что определение адгезионной способности ГС практически происходит при наличии подложки и в соединении с ней. В зависимости от условий испытания и определения тех или иных параметров ГС к подложке предъявляют необходимые требования. Поэтому в данной заявке аналоги и прототип для изобретения "Способ испытания ГС" являются теми же аналогами и прототипом для изобретения "Подложка к ГС для реализации способа испытания ГС".

Таким образом, известна подложка (см. а.с. СССР N 1658039), принятая в качестве прототипа, которая закреплена на свободно вращающемся ролике, выполнена из стали и имеет криволинейную поверхность для нанесения на нее ГС.

Эта подложка хорошо зарекомендовала себя, т.к. позволяет с высокой точностью определять адгезионную прочность соединения ее с ГС. Однако в условиях радиационного фона такая подложка не применима без серьезных материальных затрат на создание дополнительной аппаратуры для дистанционного управления и контроля с целью обеспечения радиационной безопасности обслуживающего персонала при проведении испытаний.

Таким образом, предлагаемые изобретения объединены единым изобретательским замыслом и решают задачу расширения эксплуатационных возможностей, обусловленных определением устойчивости соединения ГС - подложка в условиях, приближенных к реальным условиям эксплуатации, т.е. при получении поглощенной дозы по γ- излучению 1000 Мрад при одновременном воздействии β- активной воды, имеющей температуру 50-70^oC.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе испытания герметизирующей системы, заключающемся в нанесении герметизирующей системы на подложку, помещении их в нагретую химически активную жидкую среду, воздействии на них нагрузкой и определении параметра, по которому судят об устойчивости герметизирующей системы, согласно изобретению воздействуют на помещенную в нагретую, химически активную жидкую среду, герметизирующую систему на подложке ионизирующими γ- и β- излучениями при изменении температуры этой среды, при этом на протяжении всего времени испытания осуществляют контроль за состоянием герметизирующей системы, определяя набранную герметизирующей системой поглощенную дозу облучения на момент нарушения ее целостности. Наиболее лучшие результаты при испытании герметизирующей системы достигаются тогда, когда испытания проводят в бассейне выдержки атомной электростанции, заполненном водой и с периодически погружаемыми в нее тепловыделяющими сборками.

Для достижения названного технического результата предлагается подложка для герметизирующей системы, которая, как и наиболее близкая к ней, известная по а.с. N 1658039, изготовлена из металла и содержит поверхность для нанесения на нее герметизирующей системы, согласно изобретению, выполнена в виде по крайней мере одного замкнутого объема с внутренней поверхностью, при этом в стенках замкнутого объема выполнен по крайней мере один сварной шов, предназначенный для нанесения на него герметизирующей системы, при этом сварной шов выполнен с дефектами, имитирующими реальные микротрещены и непровары. Более полные результаты будут получены, если подложка будет выполнена в виде нескольких замкнутых объемов, в сварном шве каждого объема имитируются различные виды дефектов, на которые наносятся разные типы герметизирующей системы.

Сопоставительный анализ изобретения и прототипа позволил выявить новую совокупность существенных признаков, обусловленных изменением операций при проведении испытаний на адгезионную способность соединения герметизирующей системы (ГС) с подложкой и изменением конструкции самой подложки при комплексном воздействии различного вида нагрузок, в том числе и при воздействии ионизирующего γ- и β- излучения. Таким образом, заявляемый объект отвечает критерию "НОВИЗНА".

Подвергая натурным воздействиям ГС, удается создать отрывающее усилие для различных ее типов, что дает возможность выбора соединения, работоспособного при получении большой поглощенной дозы в течение 4-5 лет и более, что невозможно гарантированно получить, воссоздавая любой из известных способов.

Предлагаемые изобретения будут более понятны при рассмотрении приведенных чертежей на фиг. 1 и фиг. 2, где схематично изображен бассейн выдержки атомной электростанции 1 (фиг. 1), который заполнен дистиллированной водой 2. В воду погружены соединения ГС - подложка 4, одно из которых вынесено на фиг. 2 (увеличено). Соединение 4 содержит замкнутый объем 5 с внутренней полостью 6 и крышкой 7. В стенках объема выполнены сварные швы 8 с непроварами 9, на которые нанесена герметизирующая система 10, состоящая из жидкотекучего, полимеризующегося герметика и радиационно-стойкого лакокрасочного покрытия. Внутри полости 6 размещен датчик наличия воды 11.

Испытания проводят следующим образом. После отработки в реакторе тепловыделяющие сборки (ТВС) 3 помещаются для остывания в бассейн выдержки 1 с дистиллированной водой 2, являющейся биологической защитой от γ- и β- излучения, идущего от ТВС 3, и с погруженными в нее соединениями ГС - подложка 4. В процессе нахождения ТВС 3 в бассейне выдержки 1 вода 2 нагревается и приобретает радиоактивность, которая постоянно изменяется в зависимости от поступления, выдержки и удаления ТВС 3. Изменения температуры и радиоактивного излучения действуют на различные ГС 10, заставляя их изменять свои физико-химические свойства. При нарушении целостности ГС 10, вода 2 поступает через непровары 9 во внутреннюю полость 6 объема 5. Срабатывает датчик 11, фиксируя появление воды, подается сигнал оператору.

Использование настоящей группы изобретений позволяет без создания каких-либо особо сложных устройств, влекущих за собой серьезные материальные затраты, проводить испытания по определению адгезионной способности соединения различного типа ГС с подложками при комплексном воздействии различного вида нагрузок, особенно при воздействии ионизирующих γ- и β- излучений, а по результатам этих испытаний проводить отбор ГС, наиболее приемлемых для эксплуатации в тех или иных реальных условиях.

Формула изобретения

1. Способ испытания герметизирующей системы, заключающийся в нанесении герметизирующей системы на подложку, помещении их в нагретую, химически активную жидкую среду, воздействии на них нагрузкой и определении параметра, по которому судят об устойчивости герметизирующей системы, отличающийся тем, что воздействуют на помещенную в нагретую, химически активную жидкую среду герметизирующую систему на подложке ионизирующими γ- и β-излучениями при изменении температуры этой среды, при этом на протяжении всего времени испытания осуществляют контроль за состоянием герметизирующей системы, определяя набранную герметизирующей системой поглощенную дозу облучения на момент нарушения ее целостности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что герметизирующую систему, размещенную на подложке, помещают в бассейн выдержки атомной электростанции, заполненный водой, куда периодически погружают тепловыделяющие сборки.

3. Подложка для герметизирующей системы, изготовленная из металла и содержащая поверхность для нанесения на нее герметизирующей системы, отличающаяся тем, что она выполнена в виде, по крайней мере, одного замкнутого объема с внутренней полостью, при этом в стенках замкнутого объема выполнен, по крайней мере, один сварной шов, предназначенный для нанесения на него герметизирующей системы, при этом сварной шов выполнен с дефектами, имитирующими реальные микротрещины и непровары.

4. Подложка для герметизирующей системы по п.3, отличающаяся тем, что в случае ее выполнения в виде нескольких замкнутых объемов, в сварном шве каждого объема имитируются различные виды дефектов, на которые наносятся разные типы герметизирующей системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2