Đề xuất phương án cố định mẫu vật liệu dạng tấm trong quá trình thử nghiệm tự nhiên tại các trạm thử nghiệm khí hậu

Thử nghiệm tự nhiên các mẫu vật liệu khác nhau nhằm mục đích nghiên cứu, chế tạo và đánh giá hiệu quả sử dụng được tiến hành tại các trạm thử nghiệm khí hậu theo các phương pháp khác nhau quy định tại hệ thống tiêu chuẩn quốc gia của Việt Nam và Liên bang Nga. Đối với thử nghiệm ăn mòn trong môi trường khí quyển, bố trí mẫu thử tại hiện trường theo các quy định trên là một nội dung quan trọng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề xuất phương án cố định mẫu vật liệu dạng tấm trong quá trình thử nghiệm tự nhiên tại các trạm thử nghiệm khí hậu Thông tin khoa học công nghệ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CỐ ĐỊNH MẪU VẬT LIỆU DẠNG TẤM TRONG QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM TỰ NHIÊN TẠI CÁC TRẠM THỬ NGHIỆM KHÍ HẬU MIKUROV D. S. (1), PHILICHEV N. L. (1), NÔNG QUỐC QUẢNG (1), PHAN BÁ TỨ (1), GUBIN S.G. (2), PHAN NGỌC TÚ (2) 1. MỞ ĐẦU Thử nghiệm tự nhiên các mẫu vật liệu khác nhau nhằm mục đích nghiên cứu, chế tạo và đánh giá hiệu quả sử dụng được tiến hành tại các trạm thử nghiệm khí hậu theo các phương pháp khác nhau quy định tại hệ thống tiêu chuẩn quốc gia của Việt Nam và Liên bang Nga [1, 2]. Đối với thử nghiệm ăn mòn trong môi trường khí quyển, bố trí mẫu thử tại hiện trường theo các quy định trên là một nội dung quan trọng. Khác với thử nghiệm tự nhiên trong các môi trường xâm thực, thử nghiệm tự nhiên trong môi trường khí quyển yêu cầu loại trừ tiếp xúc trực tiếp của mẫu thử nghiệm bằng vật liệu dẫn điện với giá đặt mẫu. Việc không đáp ứng được yêu cầu này dẫn đến các kết quả thử nghiệm có sai lệch do hiện tượng ăn mòn tiếp xúc và biến dạng vật liệu thử nghiệm diễn ra trong quá trình đánh giá. Ngoài việc đáp ứng yêu cầu trên, vị trí của giá đặt mẫu (độ cao, góc nghiêng của mặt phẳng giá, khoảng cách giữa các mẫu) cũng là nội dung không kém phần quan trọng khi bố trí mẫu thử nghiệm và có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm. Để giải quyết các yêu cầu này, sứ cách điện sử dụng trong phân phối truyền tải điện được lựa chọn làm vật liêu cách điện trong đơnvị cố định mẫu thử nghiệm [3, 4]. Đặc điểm cơ bản của vật liệu này các tính chất vật lý ổn định khi chịu tác động của các yếu tố môi trường, trong đó có nhiệt độ, độ ẩm không khí và tác động lão hóa của bức xạ mặt trời. Khi tiến hành thử nghiệm tự nhiên các loại vật liệu khác nhau, dạng phổ biến nhất là dạng tấm phẳng nhiều kích thước [2]. Các giá thử nghiệm theo GOST 9.906-83 được làm từ thép gia cường. Khuyến nghị sử dụng các giá đặt mẫu như trong hình 1. Hình 1. Cấu tạo giá đặt mẫu thử nghiệm tự nhiên trong môi trường khí quyển 1-Thanh ngang (40×40×1455 mm, số lượng 10); 2-Thanh dọc (40×40×950 mm, số lượng 2); 3- Thanh đỡ (Chữ U rộng đáy 10 mm, dài 1440 mm, số lượng 2); 4- Thanh đỡ (Chữ U rộng đáy 10 mm, dài 784 mm, số lượng 2); 5-Thanh xiên cân góc (dài 430 mm, số lượng 4); 6-Thanh đỡ (Chữ U rộng đáy 10 mm, dài 1300 mm, số lượng 2); 7-Chốt khóa; 8-Vòng cung Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 22, 05-2021 95 Thông tin khoa học công nghệ Phương pháp cố định mẫu trên các giá thử nghiệm tự nhiên trong môi trường khí quyển được đề xuất trong GOST 9.909-86 với kích thước mẫu phổ biến là 150×100×0,5÷3 mm.Tuy nhiên một số chuẩn tài liệu khác cho phép các mẫu với kích thước từ 50×50 mm đến 200×350 mm, với độ dày dao động từ 0,5 đến 3 mm. Mặt phẳng tấm mẫu hướng về hướng Nam với góc nghiêng 45o so với mặt đất. Phương án cố định mẫu được đề xuất là sử dụng đơn vị cố định làm bằng sứ cách điện. Sứ cách điện được đặt vào các thanh đỡ của giá thử nghiệm bằng các bu-lông kim loại. Các tổ hợp đề xuất là 1 hoặc 2 đơn vị cho một cạnh dưới của tấm mẫu và 1 đơn vị cho các cạnh bên (hình 2). Hình 2.Sơ đồ cố địnhmẫu thử nghiệm dạng Hình 3.Mẫu hình dạng của sứ tấm bằng sứ cách điện cách điện Đánh giá hiệu quả sử dụng thực tế của phương pháp nêu trên trong nhiều năm, chúng tôi nhận thấy một số ưu điểm và hạn chế sau: Sứ cách điện có tính chất trơ với hầu hết các loạt vật liệu được thử nghiệm [5]; Đảm bảo độ tin cậy khi áp dụng cho các tấm mẫu ít bị biến dạng và thay đổi kích thước hoặc bằng cách sử dụng các đơn vị có kích thước dự phòng (các cổ với đường kính nhỏ) lớn hơn. Một số hạn chế khi sử dụng đơn vị vật liệu sứ cách điện bao gồm: Chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt lớn. Khi cố định mẫu tấm vật liệu bằng sứ cách điện tại các cạnh xuất hiện vấn đề tính toán độ rộng khe hở dự phòng cho vật liệu được thử nghiệm. Khi không tồn tại khe hở này, xuất hiện ứng xuất tại vị trí tiếp xúc vật liệu-sứ cách điện do sự thay đổi kích thước vật lý của tấm mẫu do giãn nở nhiệt. Bảng bên dưới trình bày một số thông số giãn nở nhiệt cơ bản của các vật liệu và hợp kimphổ biến khi tăng nhiệt độ môi trường xung quanh [6]. Bảng 1.Sự phụ thuộc của kích thước dãn dài vào sự thay đổi nhiệt độ của một số vật liệu với chiều dài 150 mm Vật liệu Thép Thép hợp kim Nhôm Kẽm Nhiệt độ thay 20 30 50 20 30 50 20 30 50 20 30 50 đổi ∆Т (oC) Kích thước 35 53 88 48 72 120 71 107 178 87 131 217 thay đổi (µm) 96 Tạp chí Khoa học ...