Анализ распределения центров коррозии на поверхностях распылителей дождевальных агрегатов.
, , .
Коррозией материалов называется самопроизвольное разрушение вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. В статье рассматривается разрушение металлов и сплавов от коррозии отличается от других видов самопроизвольного разрушения, например, от эрозии или изнашивания, которые вызываются механическим взаимодействием с телом или средой. У большинства металлов и сплавов в условиях их эксплуатации более устойчивым является окисленное (ионное) состояние, в которое они переходят в результате коррозии под воздействием неблагоприятных факторов, влаги, высокой температуры. Термин «коррозия» происходит от латинского слова «corrodere», что означает «разъедать».
Эффективность использования и качество функционирования систем полива определяются уровнем их работоспособности и надежности. Общая продолжительность простоев поливальных машин и оборудования вследствие технического обслуживания и ремонта составляет значительную долю годового фонда рабочего времени. Потери, связанные с обеспечением работоспособности систем полива за период эксплуатации в несколько раз превышают их начальную стоимость. Для обеспечения надежной работы поливальных машин необходимо постоянно совершенствовать их конструкцию и технологию производства, разрабатывать и внедрять мероприятия по поддержанию работоспособности машин в эксплуатации.
Обеспечение надежности систем полива является сложной проблемой, для решения которой необходимо проведение комплекса конструкторских, технологических и организационных мероприятий на всех стадиях их существования [1,3].
Особо актуальными в настоящее время являются вопросы создания и применения высокотехнологичных конструкций основных узлов и агрегатов из современных композиционных материалов и материалов с нанесёнными покрытиями из композиционных материалов. Детали узлов распылителей обладают сложной конструкцией и требуют высокого качества изготовления и монтажа, а также в большинстве случаев еже сезонного обслуживания.
Одним из основных факторов снижения уровня работоспособности и надежности систем полива при эксплуатации на юге России являются процессы образования очагов коррозии на рабочих поверхностях распылителей дождевальных машин. Чистота поверхности распылителей является определяющим фактором формирования струи и качественного распыления воды при поливе. Визуальное изучение рабочих поверхностей распылителей в начале эксплуатации и по окончании двух месяцев эксплуатации выявило явное увеличение очагов коррозии и рост их размеров. С целью определения закономерностей распределения числа и размера очагов коррозии были проведены детальные металлографические исследования рабочих поверхностей. Объект исследования под микроскопом поверхности распылителя, без труда были выделены и распознаны изображения отдельных очагов коррозии. При компьютерной обработке изначально после ввода все пиксели изображения являются равноценными по возможности отнесения их к какому-то типу объектов. Для распознавания аналогично тому, как их узнает человек, требовалось задать признаки, по которым их можно выделить из изображения в единые элементы и затем классифицировать, т. е. определить тип объекта. Таким образом, задача распознавания объектов была разделена на две подзадачи:
- Выделение или сегментация объектов по количеству;
- Узнавание выделенных объектов или их классификация по размеру
Количественный анализ. Компьютерные анализаторы изображения позволяют провести точные измерения объектов с получением большого набора различных параметров. Совокупность полученных в результате анализа параметров определяет возможности количественного анализа.
Следует помнить, что в плоскости изображения видны лишь двумерные проекции объектов, которые в реальности являются трехмерными, поэтому получаемые в результате измерений параметры характеризуют проекцию измеряемых объектов на плоскость изображения.
Все параметры можно разделить на первичные (основные), получаемые путем прямого измерения на изображении, и вторичные (производные), рассчитываемые по формулам из основных. Основные параметры - это количество, длина, площадь, периметр, угол, местоположение (координаты XY), яркость и цвет. Производные параметры — это форма, размеры, оптические плотности. Например, факторы формы рассчитываются через параметры площади и периметра.
Часть параметров, характеризующих размеры объектов, не связаны с их формой. Это площадь, периметр, длина и ширина.
Другие параметры могут быть использованы для характеристики размеров объектов определенной формы.
Для количественной характеристики объемной (трехмерной) структуры материала в анализаторах изображений используются стереологические параметры. Стереологические параметры используются для описания структур, элементы которых связаны между собой в объеме, они носят общий характер и, будучи выражены через суммарные величины в единице объема, определяют аддитивные свойства структуры в объеме [2].
В качестве объектов исследования использовались образцы поверхностей новых распылителей и распылителей после двух месяцев эксплуатации.
Металлографические исследования проводились на оптическом телевизионном микроскопе «QTM» Освещение образца проводились в основном под углом 90 градусов к исследуемой плоскости, для получения объемности изображения иногда угол освещенности изменяли в интервале 83-90о с помощью устройства крепления образца.
Образцы исследовались в диапазоне увеличений от 50 до 200 раз. Определялись количественно-размерные характеристики (общее количество объектов разной площади S и суммарная площадь объектов определенной площади). Результаты исследований, полученные при изучении 50 полей размером 5000х4000 мкм с интенсивностью детектирования 52 единицы и увеличении х 100 раз, приведены на рисунках 1,2.
Рис.1 Размерно количественное распределение центров коррозии (нижняя кривая – до эксплуатации, верхняя кривая – после эксплуатации)
Рис.2. Зависимость суммарной площади центров коррозии от площади единичного центра коррозии (нижняя кривая – до эксплуатации, верхняя кривая – после эксплуатации)
Данные распределения неоднородностей были получены с помощью характерного анализа, в котором площадь каждого объекта рассматривалась индивидуально, и фиксировалось количество объектов попадающих в каждый размерный диапазон. Площадь была выбрана параметром раздела, потому, что исследуемые объекты сильно отличалась по форме и имели произвольную ориентацию, в этом случае диаметр не мог быть установлен в качестве истинного критерия распределения объектов по размеру.
Моделирование изменения количественные и размерные параметров очагов коррозии на основании вышеприведенных данных были построены графики распределения очагов коррозии (рис 1-2) и проведён анализ характера изменения их распределения. В результате анализа построены кривые аппроксимации и сглаживания, выявившие общий характер изменения законов распределения объектов. Проанализировав кривые распределения и характер их изменения можно сделать заключение о том, что в процессе эксплуатации увеличивается количество очагов коррозии не зависимо от размера и формы, а различия заключаются лишь в интенсивности процесса образования. Для описания данного предположения сделана попытка построения простейшую модель, описывающую изменения геометрических размеров очагов коррозии.
Список литературы
1. , , /Применение ингибированных масляных композиций в целях защиты от коррозии металлических изделий в атмосфере, содержащей SO2//.: ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2009. Том 15. № 4. Transactions TSTU. стр 843-854
2. , / Анализ вариантов осушения влажного воздуха с помощью силикагеля при консервации агрегатов пароводяного тракта тепловой электрической станции// Известия Томского политехнического университета. Математика и механика. Физика. 2014. Т. 325. № 2 стр 120-126
3. Орехова, SO2 сквозь тонкие масляные пленки, содержащие ИФХАН-29А / , // Практика противокорроз. защиты. – 2003. – №. 3. – С. 33–36.
4. Шель, SO2 на электрохимическое поведение меди под пленками масляных композиций в водном растворе NaCl / , //Практика противокорроз. защиты. – 2009. – № 2(52). – С. 68–71.
