Химки

Через технологии к прогрессу

Наука и образование — 23 Мая 2014, 11:32

Имя одного из ведущих химкинских учёных Виктора Никоноровича Семёнова довольно хорошо известно читателям газеты. Его не забывают периодические издания, да и сам он частый гость редакции. Чтобы популяризировать свои идеи, изобретения и открытия (на последнее открытие Явления избирательной диффузии элементов твёрдого тела при взаимодействии с жидкой металлической средой он уже в 2014 году получил диплом), он обращается к государственным мужам и рядовым людям с одной-единственной целью: помочь пробить широкую дорогу его детищам, дабы вовремя внедрить в производство и принести тем самым колоссальный доход не только родному городу, но и своей стране.
Это трудно, порой затягивается на годы и десятилетия, а если удаётся увидеть результат вживую, действующие технологии приносят мощный экономический эффект, и не только в области космического машиностроения, чему Виктор Никонорович отдал более полувека трудовой жизни, а в смежных, как часто говорят, междисциплинарных науках, где Семёнов практически ас.
Кто имел удовольствие беседовать с ним, читать его технические книги, согласится и удивится вместе со мной, что воспринимаешь всё не как сухую информацию, а как поэму, песню, невзирая на то, что повторить то же самое самостоятельно невозможно, а понимать понимаешь — так доступно, легко, популярно это звучит.
Попробуем проиллюстрировать это в нашем сегодняшнем интервью, посвящённом совокупности отдельных взаимосвязанных факторов в гидрорезке, что также отвечает Явлению открытия при воздействии воды под давлением на твёрдые металлы. Пришло время готовить документы на подтверждение очередного открытия.
— Виктор Никонорович, наука и техника всегда шагали вместе. Этот симбиоз в наш просвещённый век продолжает служить человечеству, Вы, как специалист с большим научным и производственным стажем, последовательно участвуете в их развитии, помогая предприятиям различных отраслей в решении их проблем. Какова природа современных проблем предприятий и насколько эффективна в научном плане фундаментальность их решения?
— Исходя из уровня развития техники на предприятии: организации производства, уровня научного потенциала, подготовленности специалистов, отношения в формировании науки в технологических процессах и так далее, можно констатировать, что этот комплекс определений не является для производства исчерпывающим. Обязательно имеются несовершенства, к примеру, слабая связь научных достижений в производствах, недостаточность использования новой техники для практических целей, либо интеллекта молодых специалистов, а то и компьютерного моделирования, программного обеспечения в проектировании технологических процессов... Эти и другие определения побуждают искать пути к решению названных проблем, гарантированно обеспечивая полезность полученных результатов.
— Виктор Никоноро-вич, я знаю Вашу учёность и "неравнодушие" к коррозии. Как Вы определили, вместе с соавторами, в журнале "Атмосферные энергетические установки": "
Развитие науки о коррозии металлов — это постоянный и устойчивый процесс, включающий в себя множество различных направлений, базирующихся на идеях, взглядах, представлениях, теориях и убедительных доказательствах, полученных на основе экспериментов и исследований. Общепризнанными в настоящее время типами коррозии являются химическая и
электрохимическая". Давайте обратимся к конкретной иллюстрации по решению одной из современных проблем.
— Недавно удалось решить очень актуальную и заманчивую проблему. Она представляет собой формацию по изучению природы появления коррозии в высокопрочном высокотвёрдом металле ВК-10 (карбид вольфрама + 10% кобальт), применяемом для уплотнения в насосе гидрорезного оборудования для резки металлов с толщиной стенки более 100 мм.
Современный вид техники для резки металлов больших толщин водой под давлением из-за её высокой производительности, экономической эффективности и обеспечения в получении ажурных конструкций приветствуется широкой публикой специалистов на промышленных предприятиях.
Однако при его внедрении для резки металлов появилась неприятность, а именно: коррозия на уплотнении (металл ВК-10), приводившая к потере герметичности насоса и остановки оборудования. Причём коррозия наблюдалась при давлении водой в пределах 6000 атм и выше за время менее 7 секунд. Тогда как при меньшем давлении водой (до 4000 атм) и без воздействия её при давлении на 6000 атм длительная прочность металла уплотнения характеризовалась годами работы.
Из дебатов, развернувшихся вокруг коррозии, стало ясно, что требуется изучение природы данной проблемы.
— О процессе коррозии, очень сложном и, кажется, уже вечном, остающемся до конца неизученным, говорят постоянно. В чём заключается Ваше изучение?
— Коррозия и повышение стойкости металла уплотнения при воздействии воды под давлением стала камнем преткновения для проведения работ по гидрорезке металлов больших толщин. Осложнения в решении этой задачи со-
стояли в том, что в ней конкурировали несколько различных физических явлений, практически одновременно возникающих при гидрорезке. Неясность усугублялась ещё и упомянутой ранее "неприятностью" в поведенииуплотнения при нагрузке различной величины атмосфер.
Эти данные наводили на мысль, что причиной коррозии является вода и сопутствующие при её воздействии другие факторы. Возникающие ранее спорные вопросы и предлагаемое множество идей по предотвращению процесса коррозии металла уплотнения остались вне требований абсолютной истины.
В поисках причин скоротечного разрушения уплотнения пришлось выполнить множество экспериментов, исследований и собрать большой объём информации по воздействию воды на металл. Уже в первые месяцы изучения были обнаружены необычные, неизвестные в науке явления, а вскоре появились просматривающиеся проблески происходящих явлений при гидрорезке. Из анализа существующего материала о свойствах воды следовало, что отдельные явления были известны. Ведь вода появилась раньше, чем всё живое на земле. К числу известных можно отнести выделение водорода из воды, гидролиз воды и выделение поваренной соли (мы её применяем для жизнеобеспечения), появление электродвижущейся силы (эдс) и гидратации (присоединение воды к различным веществам).
Были известны также особенности воды под давлением. Они явились основой, позволившей изменить мнение о природе коррозии металла ВК-10 (уплотнения) и уйти от заблуждений, которые испытывали специалисты в прошлом. Суть поведения воды под давлением состоит в том, что при одном давлении, например, 2000 атм, температура кристаллизации её (переход в состояние льда) составляет - 34,7 С. А вообще при атмосферном давлении вода кристалли-
зуется, как мы знаем, при нуле градусов Цельсия. Понижение температуры до минуса 34,7 приводит к выделению тепла. В то же время при давлении на воду 6000 атм кристаллизация её происходит при плюсовой температуре (+ 0,7).
Таким образом, абстрактный подход к решению этой проблемы, основанный на учёте известных явлений, обнаруженных при изучении, позволил затем определить последовательность в их появлении в воде и их влияние на свойства металла уплотнения, установить причину процесса скоропалительной коррозии. Соответственно были подготовлены рекомендации по её предотвращению.
— Виктор Никонорович, возможно ли привести эту последовательность явлений хотя бы кратко? Вдруг и читатель что-то подобное наблюдал и сможет внутренне, про себя, присоединиться к Вам?
—Хорошо. Это: подогрев воды в локальной области; выделение поваренной соли из воды; расщепление соли на атомы натрия и хлора; разложение воды на водород и кислород: проявление кислотности у вольфрама — элемента сплава ВК-10; осаждение ионов Na на поверхности вольфрама; образование соляной кислоты; избирательный переход атомов кобальта — элемента сплава ВК-10 в раствор соляной кислоты.
— Познакомившись с перечнем явлений, происходящих при резке металлов и вызывающих мгновенную коррозию ВК-10 уплотнения, думаю, читателю будет интересно понять клубок неизвестных явлений. Поскольку они представляют собой научно-технический интерес и носят ценностный характер, познание сущности явлений специалистами расширит границы их учёта при гидрорезке.
— Прежде чем перейти к ответу на распутывание клубка, хочу проинформироватьчитателей об известных явлениях. Сущность их заключается в определении произошедшего явления в
жидкой среде и в определённое время под действием отдельных факторов. И, как правило, знание этих явлений учитывается, например, при контроле проектирования или использования конструкций в практических целях их полезности или негативности. То есть известные явления снабжают нас лишь информацией в пределах их возникновения в какой-то среде, и они не несут в себе отрицательного условия их появления, существования и оказываемого действия на другие предметы. А это значит, что они есть и это можно осознать как факт и не более.
— Но ведь каждое известное явление в литературе рассмотрено в отдельности без какой-либо связи между ними и их влиянием на технологические процессы. А что даёт эта краткая информацияв познании читателем глубины осознания новизны установленных явлений при гидрорезке? Как конкретно можно прокомментировать влияние факторов на коррозию?
— Прояснить такие запутанные и сложные явления в полной мере заманчиво. Спустимся на более понятный уровень. В процессе работы насоса имеет место циклическое нагружение его водой до 6000 атм. Пауза междуциклами очень короткая и составляет 0,05-0,1 сек. При давлении 2000 атм вода выделяет тепло, вызывающее её разогрев в узкой зоне (уплотнение). О появлении разогрева воды свиде-тельствуетвысокая температура на металле вблизи этой зоны.
Выделение соли из воды связано с тем, что в процессе нагружения водой насоса сразуже в металле уплотнения возникаетэквивалентное давление. Его направление противоположно действию приложенного нагру-жения. А так как процесс на-гружения циклический с многократным повторением нагрузки и разгрузки, то она способствует в металле (в зоне контакта с водой) появлению дефектов, в том числе микротрещин. Образовавшаяся трещина является гальваническим элементом, вырабатывающим электрический ток (эдс). Благодаря ему, здесь же происходит процесс разложения (гидролиз) соли на её составляющие (натрий и хлор). Кстати сказать, соль эта поваренная и всегда присутствует в технической воде.
При наличии эдс в макрослое одновременно появляются в атомарном виде элементы водорода и кислорода. А наличие здесь же хлора и к тому же горячей воды (температура до ста градусов) вызывают образование соляной кислоты. Оптимальной температурой для соединения водородас хлором является t=60-70 градусов. Вместе с тем в этой же зоне в результате поляризации наблюдается появление кислотности у вольфрама — элемента сплава ВК-10. Вызвано это тем, что вольфрам, имеющий большую склонность к окислению, взаимодействуя с водой, оттягивает у неё электрон, не поделённый в воде из-за избытка.
При появлении соляной кислоты, относящейся к числу сильныхкислот, происходит достаточно быстрое избирательное растворение в ней кобальта — элемента сплава ВК-10. Избирательность связана с тем, что кобальт очень склонен к растворению в данной кислоте.
— Следуя за Вашей логикой, полагаю, что изучение природы коррозии позволило Вам рекомендовать новый материал, обладающий стойкостью при работе в качестве уплотнения в насосе установки.
— Совершенно правильно. С учётом проведённых исследований были предложены несколько материалов. К числу их можно отнести: керамику, керметы, композиты и интерметаллиды. В их достоинства входят: низкая плотность, большой модуль упругости, высокая прочность даже при высокой температуре, термопрочность и высокая стойкость к окислению. Однако предпочтение отдаю интер-металлидам.
Виктор Никонорович! От имени редакции и читателей поздравляю Вас с получением Диплома на открытие и верю, что Ваш труд и научный потенциал будут всегда востребованы и высоко оценены в нашем городе. Вы ведь ровесникХимок!
Н. РЕШЕТНЯК,
Заслуженный работник печати Московской области.


Версия для печати