Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
Том 86, № 3 (2020)
Скачать выпуск PDF

АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВА

5-10 74
Аннотация

Выделение соединений серы из нефти и нефтепродуктов является приоритетной задачей, связанной с ужесточением критериев контроля качества топлива, негативным влиянием серы на процесс переработки и хранения нефтяного сырья, экологической безопасностью, а также применением сераорганических веществ в различных областях промышленности. На примере модельных растворов сераорганических соединений (СОС) в н-гептане и н-октане изучена селективность ряда органических и неорганических экстрагентов (метанол, N,N-диметилформамид, ацетонитрил, 15 % NaOH, ПЭГ 4000, ПЭГ 200, диэтиленгликоль, моноэтаноламин, диметилацетамид, н-метилпирролидон) по отношению к тиофену, дибензотиофену, тиофенолу, додекантиолу и метилсульфиду. Экстракцию проводили в статических условиях. Содержание серы в исходном образце и рафинате (образце после экстракции) определяли с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора серы «Спектроскан S». Хроматографический анализ образцов выполняли с использованием газового хроматографа с масс-селективным квадрупольным анализатором Agilent. Селективность исследуемых экстрагентов в отношении изучаемых групп СОС оценивали по степени извлечения конкретного СОС. Показано, что наиболее эффективными экстрагентами для извлечения тиофенов являются ацетонитрил, N,N-диметилформамид, диметилацетамид и н-метилпирролидон. Метанол, N,N-диметилформамид, ацетонитрил, ПЭГ 200, диэтиленгликоль, моноэтаноламин, диметилацетамид и н-метилпирролидон способны извлекать широкий спектр сераорганических соединений из модельных растворов. Водные растворы ПЭГ 200 и ПЭГ 4000 не позволяют экстрагировать более 11 % сераорганических соединений. До 99 % тиофенола и додекантиола выделяется 15 %-ным раствором NaOH и смесью 50 %-ного раствора NaOH и этанола (1:2) соответственно, являющимися селективными экстрагентами по отношению к алифатическим меркаптанам. Установлено, что н-метилпирролидон, диметилацетамид и N,N-диметилформамид обладают наибольшей экстракционной емкостью среди изученных экстрагентов. Выполненный цикл исследований позволяет предложить возможные экстракционные схемы выделения меркаптанов из смеси СОС.

11-19 70
Аннотация

Разработана методика определения Ag, As, Bi, Fe, Ni, Pb, Sb, Sn, Zn, Cu в медных сплавах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС ИСП) с искровым пробоотбором. Путем исследования влияния параметров разряда на интенсивность аналитических линий и значения относительного стандартного отклонения (sr) выбраны условия искрового пробоотбора: мощность разряда — 2,55 кВт, его частота — 500 Гц, время предобжига — 50 с. Изучены условия атомно-эмиссионного определения элементов: выбраны наиболее интенсивные аналитические линии, для которых отсутствуют спектральные наложения. Показано преимущество применения метода внутреннего стандарта и способа многомерной градуировки спектрометра, которую проводили с использованием монолитных стандартных образцов медных сплавов. Правильность результатов определения элементов в медных сплавах подтверждена путем анализа стандартных образцов и сравнения результатов анализа с данными, полученными по рекомендованным ГОСТ методикам. Статистическая обработка результатов измерений по критерию Стьюдента не выявила систематических погрешностей. Результаты определения элементов по разработанной методике показывают, что за счет рационального сочетания искрового пробоотбора и АЭС ИСП удается достичь высокой прецизионности, экспрессности и экономичности — время анализа сокращается до 30 мин и исключается необходимость применения химических реактивов.

20-24 71
Аннотация

Рассмотрена возможность применения тетрацианоэтилена (ТЦЭ) в качестве фотометрического реагента для определения анальгина в лекарственных препаратах. Фотометрируемую форму получали в водной фазе в ацетатной буферной среде (pH 3,13). Образующийся π-комплекс имеет два максимума поглощения на длинах волн 400 и 420 нм с молярными коэффициентами поглощения 1,56 · 104 и 1,62 · 104 соответственно. В связи с высокой лабильностью фотометрического реагента оптическую плотность комплекса необходимо измерять сразу же после его получения. Методами молярных отношений и изомолярных серий установили состав π-комплекса (1:1). Рассчитанное значение его константы устойчивости составило 1,42 · 106. На основании проведенных исследований разработана спектрофотометрическая (СФ) методика определения анальгина в лекарственных препаратах с пределом определения 42,63 мкг/мл (погрешность не превышает 3,0 % отн.) в диапазоне содержаний аналита 20 – 100 мкг/мл. Апробацию СФ методики определения анальгина проводили при анализе таблеток и раствора для инъекций отечественного производства: наблюдается хорошая сходимость результатов определения действующего вещества по разработанной и арбитражной (ФС.2.1.0003.15) методикам. Найденное содержание анальгина в лекарственной форме соответствует заявленному. Разработанная методика характеризуется простотой выполнения, доступностью аппаратурного оформления и может быть рекомендована для определения анальгина в условиях обычной контрольно-аналитической лаборатории.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ

25-31 70
Аннотация

Проблема повышения огнестойкости зданий и сооружений всегда актуальна. В настоящее время для обеспечения противопожарной безопасности объектов инфраструктуры и социально-бытового назначения применяют огнезащитные вспучивающиеся и другие материалы, имеющие ограниченный срок службы. В работе представлены результаты исследования образцов огнезащитных вспучивающихся покрытий на основе полифосфат аммония-меламин-пентаэритрита, подвергнутых искусственному климатическому старению (3, 6 и 9 лет) и термическому воздействию (нагрев до 300 и 500 °C). Методами рентгенодифракционного и термического анализов, оптической и ИК спектроскопии исследовали фазовый и структурный состав материалов. Установлено, что вспучивание образцов значительно уменьшается с увеличением срока эксплуатации покрытия. Это приводит к снижению предела огнестойкости защищаемого объекта. Кроме того, в результате старения и нагрева происходит резкое изменение фазового состава материалов, сопровождающееся снижением степени кристалличности. Поскольку состав огнезащитных покрытий играет ключевую роль в обеспечении пожарной безопасности конструкций и сооружений, полученные результаты можно использовать для своевременного выявления нарушений качества покрытия и прогноза срока его службы.

32-38 58
Аннотация

Современные методы классификации моторных масел по классам вязкости и группам эксплуатационных свойств не позволяют получить необходимую информацию о температурной области работоспособности и склонности масла к старению из-за конструктивных особенностей двигателей внутреннего сгорания, режимов и условий эксплуатации, степени форсирования и технического состояния. Одна из основных задач повышения технических и эксплуатационных показателей проектируемой и эксплуатируемой техники — подбор соответствующих смазочных материалов, оптимальных режимов эксплуатации и режимов смазки. В работе представлены результаты исследования влияния температуры на работоспособность смазочных материалов, приведены обзор и анализ методов их контроля. Температурные параметры работоспособности определяли методом термостатирования, в качестве средств измерения использовали фотометрическое устройство для прямого фотометрирования окисленных масел и электронные весы. По результатам испытаний образца частично синтетического моторного масла оценивали оптическую плотность и коэффициент испаряемости смазочного материала. Полученные данные использовали для построения временных и температурных зависимостей оптической плотности, определения коэффициента сопротивления окислению, испаряемости и коэффициента термоокислительной стабильности испытуемого образца. Проведенные исследования позволили оценить температурные пределы работоспособности моторного масла, включающие температуры начала процессов окисления и температурных преобразований, критические температуры этих процессов, и его потенциальный ресурс. Предложенный метод обеспечивает возможность сравнения различных смазочных материалов одного назначения по температурным параметрам и определения температурной области их работоспособности для эффективного использования в механических системах.

39-43 62
Аннотация

Традиционно применяемые методы оценки свойств полимерных композиционных материалов (ПКМ) в большинстве случаев дают обобщенную картину и лишь некоторые из них позволяют получить более детальную информацию. Представлены результаты исследования отформованных методом инфузии образцов углепластика. Микротвердость полимерной матрицы образцов толщиной около 8 мм оценивали на поперечных шлифах в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (боковой и торцевой поверхностях) при нагрузке на индентор микротвердомера 10 г (0,1 Н). Установлено, что величина микротвердости матрицы углепластика по толщине образца (от лицевой к его оборотной поверхности) меняется по параболическому закону с максимальными значениями в сердцевине и минимальными в подповерхностных зонах. Полученные графические зависимости изменения микротвердости по толщине в двух взаимно перпендикулярных плоскостях оказались подобны (коэффициенты объемной анизотропии практически совпадают). С помощью микроскопических исследований поперечных шлифов выявлена структура исследуемого углепластика, оценены толщины матрицы и слоев углеродного наполнителя, определены схемы выкладки и ориентации лент из углеродного наполнителя. Исследованы зоны, в которых определяли микротвердость матрицы. Изображения шлифов с отпечатками индентора свидетельствуют о том, что измерения проводили непосредственно на матрице, причем в зонах, свободных от наполнителя. Использование такой дифференциальной характеристики, как микротвердость, дает возможность оценить свойства матрицы в каждой конкретной структурной составляющей, что может быть полезно при контроле характеристик отформованных конструкций из ПКМ.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬ

44-54 71
Аннотация

Исследованы особенности процесса ползучести жаропрочных монокристаллических сплавов на никелевой основе для различных кристаллографических ориентаций в широком диапазоне температур и времен выдержки. Представлены результаты экспериментальных исследований процессов высокотемпературной ползучести, полученные для различных монокристаллических сплавов. Для рассматриваемых диапазонов температур и уровней нагрузок наблюдается доминирование III стадии ползучести. Предложены единые модели ползучести для описания I, II и III стадий с учетом накопления повреждений на основе соотношений Нортона – Бейли и степенного закона эволюции для скалярной меры поврежденности Качанова – Работнова. В зависимости от необходимости учета I стадии рассматривается иерархическая последовательность моделей ползучести различной степени сложности. Для описания только II и III стадий достаточно модели материала, включающей шесть констант. Одновременный учет всех трех стадий может быть осуществлен с использованием девятиконстантной модели. Предположение об отсутствии повреждений на I стадии приводит к модели материала с десятью константами. Вводимый дополнительный десятый параметр характеризует длительность первой стадии. В работе предложены методы идентификации параметров введенных моделей на основе метода наименьших квадратов с использованием метода Недлера – Мида для решения задачи минимизации функционала ошибок. Представлены результаты верификации предложенных моделей неупругого деформирования материалов для используемых на практике различных жаропрочных монокристаллических сплавов на никелевой основе. Среднеквадратическое отклонение между результатами экспериментов и расчетов с использованием всех предложенных моделей ползучести не превышает 10 %, что позволяет рекомендовать разработанный подход для оценки уровня необратимо накопленных деформаций и долговечности элементов конструкций из жаропрочных монокристаллических сплавов.

55-60 58
Аннотация

Стальные тонколистовые конструкции широко применяют в промышленности, в частности, в строительной индустрии. Цель работы — исследование структуры и механических свойств при растяжении и ударном изгибе стали марки 350 по ГОСТ Р 52246 в зонах гиба элементов оцинкованной тонколистовой стальной конструкции (ЛСТК). Для профилей толщиной 1,5 и 2,0 мм использованы пакетные листовые образцы, состоящие из двух и трех образцов с V-образным надрезом. Показано, что в диапазоне температур испытания от –20 до –90 °C в оцинкованных пластически деформированных образцах происходит вязкохрупкий переход. Критическая температура хрупкости T34 стали марки 350 снижается при уменьшении толщины проката от 3,0 до 1,5 мм, что обусловлено уменьшением жесткости напряженно-деформированного состояния при растяжении образца. При этом размер зерна феррита в исследованных ферритно-перлитных сталях (1,17 – 0,22 C; 0,11 – 0,14 Si; 0,49 – 0,54 % масс. Mn) изменяется мало и составляет 8,0 – 8,9 мкм. В зонах гиба элементов ЛСТК толщиной 3,0; 2,0 и 1,5 мм критическая температура хрупкости T34 достигает –74; –88 и 96 °C соответственно. Показано, что в элементах ЛСТК толщиной 3 мм в области критической температуры хрупкости в центральных зонах излома формируется кристаллическая поверхность разрушения, которая ориентирована перпендикулярно оси образца. В образцах из элементов конструкций толщиной 2 и 1,5 мм поверхность излома образована двумя плоскостями сдвига, ориентированными под углом 45° к оси образца, в основании которых располагаются колонии фасеток хрупкого транскристаллитного скола. Оцинкованные профили марки 350 по ГОСТ Р 52246 с размером зерна феррита 8,8 – 8,9 мкм пригодны к применению в ЛСТК толщиной 1,5 – 3,0 мм в диапазоне температур эксплуатации вплоть до –65 °C.

61-66 59
Аннотация

Сплавы с памятью формы, в частности никелид титана, в настоящее время применяются в различных областях техники, строительстве, медицине, что обусловлено их уникальной способностью восстанавливать при нагреве значительные неупругие деформации. Пластины из никелида титана в качестве элементов конструкций или изделий медицинского назначения подвергаются сложному температурно-силовому воздействию в процессе работы, в результате которого изменяется напряженно-деформированное состояние материала. Например, пластина, жестко защемленная по одной из сторон, существенно меняет кривизну поверхности при термоциклировании под нагрузкой или в результате нагрева после предварительной пластической деформации. Подобные режимы воздействия на пластину реализуются в устройствах, в которых она используется как чувствительный элемент, например, датчиках температуры, электрических контактах, интеллектуальных элеронах и т.п. При проектировании данных элементов важно учитывать изменение таких деформационных параметров, как кривизна, деформация, коэффициент восстановления формы, что для пластин из никелида титана мало изучено. В данной работе представлены результаты экспериментального исследования формовосстановления пластины из никелида титана как в процессе изотермической разгрузки после пластического деформирования, так и при термоциклировании под действием постоянной изгибающей силы. Показано, что пластическое деформирование пластины в изотермических условиях с увеличением исходного радиуса кривизны в 3,35 раза после псевдоупругой разгрузки приводит к возрастанию кривизны в 4,83 раза. Установлено, что эффект памяти формы после изотермического изгиба прямоугольной пластины из никелида титана возрастает при уменьшении задаваемого радиуса кривизны. При этом кривизна при термоциклировании под постоянной нагрузкой сложным образом изменяется. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании устройств, в которых используются пластины из никелида титана.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

67-76 97
Аннотация

Методы проверки однородности двух независимых выборок — классическая область математической статистики. За более чем 111 лет с момента публикации основополагающей статьи Стьюдента разработаны различные критерии проверки статистической гипотезы однородности в различных постановках, изучены их свойства. Настала потребность в упорядочении совокупности найденных научных результатов. Необходим анализ всего многообразия постановок задач проверки статистических гипотез однородности двух независимых выборок, а также соответствующих статистических критериев. Такому анализу посвящена настоящая статья. В ней сведены основные результаты, касающиеся методов проверки однородности двух независимых выборок, и проведено их сравнительное изучение, позволяющее системно анализировать многообразие таких методов в целях выбора наиболее адекватного для обработки конкретных данных. На основе базовой вероятностно-статистической модели сформулированы основные постановки задачи проверки однородности двух независимых выборок. Приведен сравнительный анализ критериев Стьюдента и Крамера – Уэлча, предназначенных для проверки однородности математических ожиданий, обоснована рекомендация по широкому применению критерия Крамера – Уэлча. Из непараметрических методов проверки однородности рассмотрены критерии Вилкоксона, Смирнова, Лемана – Розенблатта. Разобраны два мифа о критерии Вилкоксона. На основе анализа публикаций основоположников показана некорректность термина «критерий Колмогорова – Смирнова». Для проверки абсолютной однородности, т.е. совпадения функций распределения выборок, рекомендовано использовать критерий Лемана – Розенблатта. Рассмотрены актуальные проблемы разработки и применения непараметрических критериев, в том числе различие номинальных и реальных уровней значимости, затрудняющее сравнение критериев по мощности, отмечена необходимость учета совпадений выборочных значений (с точки зрения классической теории математической статистики вероятность совпадений равна 0).



ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)