Понятие коррозионностойких сталей

ДИПЛОМ Даши 2010 г

ОГЛАВЛЕНИЕ

РЕФЕРАТ……..………………………………………………………………….......5

Введение….………….………………………………………………………….........6

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР………………………………………………………..7

1.1 Понятие коррозионностойких сталей…………………..………………........7

1.2 Легирование коррозионностойких сталей…..……………………...……….7

1.3 Классы коррозионностойких сталей……………….…..……………….......12

1.3.1 Мартенситные и мартенситно-ферритные стали…….……….…......15

1.3.2 Мартенситно-стареющие стали….……...…………………..………..16

1.3.3 Ферритные стали ……..………………………………………..….......19

1.3.4 Аустенитные стали………….……..……………………………..........19

1.3.4.1 Стабильные аустенитные стали……………………...………..20

1.3.4.2 Нестабильные аустенитные стали………………………….....23

1.3.4.3 Аустенитные стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением………………………………………………………………………...26

1.3.4.3.1 Стали с карбидным упрочнением………………….....27

1.3.4.3.2 Стали с интерметаллидным упрочнением…………...28

1.3.4.4 Аустенитные стали, содержащие азот………………………...32

1.3.5 Аустенитно-ферритные стали …..………………..…………………..35

Постановка задачи………….………………….……………………………...……38

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…………..…………………….39

2.1 Материал исследования………..………………………………………39

2.2 Методы исследования………...………………………………………..41

2.2.1Металлографические методы исследования.….……………........41

2.2.2 Рентгеноструктурные исследования..…………………………….42

2.2.3 Магнитные методы исследования………..……..………………..43

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ……………..……45

3.1 Влияние Т_нагр. под закалку аустенитных сталей I группы….………..48

3.2 Влияние старения на аустенитные стали I группы…..……………...52

3.3 Влияние холодной пластической деформации на механические свойства исследуемых сталей …………………………………………………….60 Заключение…………………………………………………………………..……...63

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ…………………........................64

4.1 Характеристика условий труда………………………………………………66

4.2 Обеспечение безопасности труда …..………………………………...……...71

4.2.1 Электробезопасность …………………………………………………….72

4.2.2 Защита от механического травмирования …………………..…...……..72

4.2.3 Защита от шума…………………………... …………………..…...…….72

4.2.4 Защита от пыли…………………………… …………………..….......….73

4.2.5 Защита от воздействия химических реактивов ………………….…….73

4.2.6 Освещение………………………………… …………………..….......….73

4.2.7 Эргономичность рабочего места………… …………………..….......….74

4.2.8 Защита от электромагнитного излучения. …………………..….......….75

4.3 Пожарная безопасность……..…………………….………………….......…77

4.4 Чрезвычайные ситуации………………………………………............……..79

4.5 Выводы по разделу……………………………………………..………….…83

5. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ….........85

6. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПЛАНИРОВАНИЕ НИР……….………………..…. ……87 6.1.Организация труда инженера исследователя……………………………........89

6.2. Планирование научно-исследовательской работы…………………...……90

6.3 Расчет сетевого графика планируемого хода выполнения дипломной работы……………………………………………………………………………….91

6.4 Построение сетевого графика…………………..………………..…………..94

6.5 Анализ сетевой модели выполнения исследовательской работы…………………………………………………………………………….…94

6.6 Расчет сметы затрат на НИР………………...………...………...……………98

6.6.1 Расчет затрат на основные материалы……..….……………………….98

6.6.2 Затраты на вспомогательные материалы…..……………….………….99

6.6.3 Расчет затрат на электроэнергию и воду……………………….……..100

6.6.4 Расчет затрат на амортизацию……………………...…………………101

6.6.5 Расчет затрат на заработную плату………………………….……..….102

6.6.6 Расчет затрат по прочим статьям…………………….……………......103

6.6.7 Смета затрат на проведение исследования……………….……..…....104

6.6.8 Выводы по разделу…….…………………………………………….…107

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………....108

 

 

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит: 114 страниц, 18 рисунков, 10 таблиц, 68 литературных источника.

В настоящей работе проводится исследования безуглеродистых коррозионностойких сталей на Fe-Cr-Ni основе с некоторым варьированием дополнительных легирующих элементов, обладающих высокой технологичностью и пластичностью.

 

 

Введение

Использование коррозионностойких сталей и сплавов – один из важнейших путей борьбы с потерями металла от коррозии в различных отраслях промышленности, и прежде всего в химической. Разработано свыше 45 марок коррозионностойких сталей, включённых в базовый ГОСТ 5632-72, и производится такое же количество марок специального назначения.

Одним из направлений работы нашей кафедры металловедения является разработка новых высокопрочных коррозионностойких сталей, предназначенных для изготовления мединструмента, а также упругих элементов ответственного назначения, выгодно отличающихся большей прочностью, лучшей теплостойкостью и технологичностью, а также сопротивлением коррозии.

Ранее проведёнными исследованиями была изучена разработанная на кафедре практически безуглеродистая аустенитная сталь 03X14Н11К5М2ЮТ, обладающая высокой технологичностью и пластичностью. Одной из предпосылок высокой пластичности исследуемой стали являлось низкое содержание углерода и легирование такими элементами как кобальт и никель, другой – сильно выраженный трип-эффект, наличие деформационно-метастабильного аустенита, который при пластической деформации переходит в мартенсит деформации.

Данная работа посвящена изучению новых безуглеродистых аустенитных коррозионностойких сталей на Fe-Cr-Ni–основе, дополнительно легированных Ti, Co, Al с вариацией по химическому составу с целью выбора оптимального состава.

 

 

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Мартенситно-стареющие стали

 

В настоящее время разработан весьма широкий ряд мартенситно-стареющих сталей не только на основе системы Fe-Ni, но и на основе тройных систем (Fe-Ni-Co, Fe-Ni-Cr, Fe-Cr-Co), дополнительно легированных Mo, Co, Ti, Al и др. Общей особенностью сплавов этого класса является то, что они практически безуглеродистые (С£0,03%), и их матрица после закалки представляет собой a-твёрдый раствор, пересыщенный элементами замещения. При распаде a-твёрдого раствора при старении сплавов происходит выделение упрочняющих интерметаллидных фаз. Структура мартенситно-стареющих сталей после закалки представляет собой так называемый массивный или реечный мартенсит (рис 1.3), имеющий высокую плотность дефектов кристаллической решетки.

Рис 1.3 - Структура мартенситно-стареющих сталей после закалки:

а – световой микроскоп, ×240; б – электронный микроскоп, ×16000

Электронно-микроскопические исследования тонкой структуры такого мартенсита показали, что основная масса кристаллов имеет неправильную форму. Наиболее крупные кристаллы имеют среднюю полосу – мидриб, представляющую собой сгущения двойников. Остальная часть кристалла имеет дислокационную структуру [14].

Суммарное упрочнение мартенситно-стареющих сталей складывается из упрочнения твёрдого раствора путем легирования, упрочнения при пластической деформации (если таковая реализуется) и старения (рис. 1.4).

Рис. 1.4 - Схема упрочнения мартенситностареющих сталей

 

Для твёрдых растворов замещения упрочнение определяется концентрацией растворенного элемента, а также различием атомных радиусов растворённого элемента и растворителя (1этап согласно схеме на рис.1.4). Прирост прочности в результате мартенситного g®a- превращения (2 этап) связан для пластинчатого мартенсита со сдвиговой пластической деформацией при бездиффузионной перестройке решетки. Суммарный прирост предела текучести Δs_0,2 в случае примерно 30%-ного легирования составляет 200 МПа и после мартенситного превращения» 300…600 МПа.

Холодная пластическая деформация может быть одним из факторов дополнительного повышения прочности мартенситно-стареющих сталей, если речь идет о таких изделиях, как проволока, лента, холоднокатаный лист (3 этап). Интенсивность деформационного упрочнения мартенситно-стареющих сталей на Fe-Ni основе невелика, большее деформационное упрочнение имеют стали на Fe-Cr-Ni основе.

Относительно небольшую склонность мартенситностареющих сталей к наклепу связывают с высокой подвижностью имеющихся и генерированных при деформации дислокаций. Тем не менее, пластической деформацией можно получить прирост предела текучести, временного сопротивления разрыву на 400…800 МПа.

Наиболее заметным является эффект упрочнения благодаря старению легированного мартенсита замещения при нагреве предварительно закалённого (или закаленного или деформированного) сплава на 400…650 °С вследствие развития процессов распада пересыщенного твёрдого раствора и образования высокодисперсных равномерно распределённых частиц интерметаллидных фаз, когерентно связанных с матрицей. В рассматриваемых сталях распад твёрдого раствора протекает в матрице, имеющей высокую плотность дислокаций. Это облегчает условия гетерогенного зарождения упрочняющих фаз, способствует распаду пересыщенного твёрдого раствора.

Важнейшим преимуществом мартенситно-стареющих сталей перед другими высокопрочными материалами является необычно высокое сопротивление хрупкому разрушению.

По ряду технологических свойств мартенситно-стареющие стали превосходят стали других классов соответствующего уровня прочности. Для них характерны: высокая пластичность отсутствие трещинообразования при охлаждении возможность сведения упрочняющей обработки к операциям закалки и старения малая изменяемость геометрических размеров в процессе окончательной термической обработки – старения хорошая свариваемость и возможность получения равнопрочности сварного шва и основного изделия при проведении последующего старения [6].

 

Ферритные стали

 

Ферритные хромистые стали имеют высокую коррозионную стойкость в азотной кислоте, водных растворах аммиака, в аммиачной селитре, смеси азотной, фосфорной и фтористоводородной кислот, а так же в других агрессивных средах.

Коррозионная стойкость сталей ферритного класса повышается с увеличением содержания в них хрома, уменьшением содержания углерода и азота. В зарубежной практике разработаны стали с низким суммарным содержанием углерода и азота (0,025…0,035%), содержащие 18…28 % Сr и 2…4 % Mo, стабилизированные Ti или Nb. Эти стали называют суперферритами; они имеют высокую стойкость во многих агрессивных средах, стойки против коррозии под напряжением, питтинговой и щелевой коррозии. Только при С £ 0,03 % в структуре стали наблюдается чисто ферритная структура.

Аустенитные стали

Хромоникелевые стали. Введение в сталь никеля сильно расширяет g-область, снижает температуру мартенситного превращения и при 8 % Ni сталь с 18 % Cr и 0,1 % С переходит в класс аустенитных. Мартенситная точка М_н при охлаждении для этих сталей лежит несколько ниже комнатной температуры, а мартенситная точка при деформации М_н – выше.

Точное положение точки М_н сталей типа 18-8 определяется соотношением хрома, углерода, никеля и примесей в стали и меняется в широких пределах от 0 до (-180) + (-190) °С.

Мартенсит может быть получен пластической деформацией или обработкой холодом. Важно отметить, что состав 18 % Cr – 8% Ni при 0,1 % С требует минимального количества никеля для обеспечения аустенитной структуры, т.е. является наиболее экономически выгодным, что и определило широкую распространённость сталей этого типа.

Основным преимуществом сталей аустенитного класса является их высокие служебные характеристики (прочность, пластичность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред) и хорошая технологичность. Поэтому, аустенитные коррозионностойкие стали нашли широкое применение в качестве конструкционного материала в различных отраслях машиностроения.

В хромоникелевых аустенитных сталях промышленных плавок возможны следующие фазовые превращения:

1) образование карбидных, карбонитридных фаз и σ-фазы при нагревах в интервале 650…850 °С;

2) растворение этих фаз при нагреве до более высоких температур (1100…1200°С);

3) образование d-феррита при высокотемпературных нагревах;

4) образование a- и e-мартенситных фаз при охлаждении и пластической деформации.

В качестве перспективного высокопрочного материала для таких важных изделий, как упругие элементы или специальные виды некоторых инструментов (например, медицинских) обоснованное применение получили деформационно-стареющие аустенитные стали различного структурного типа – стабильные и нестабильные [16].

Аустенитно-ферритные стали

Преимущество сталей этой группы - повышенный предел текучести по сравнению с аустенитными однофазными сталями, отсутствие склонности к росту зерна при сохранении двухфазной структуры, меньшее содержание остродефицитного никеля и хорошая свариваемость, меньшая склонность к МКК.

Повышенное сопротивление МКК объясняют более мелкозернистой структурой двухфазных сталей, что приводит к меньшей концентрации карбидных фаз по границам (выделением карбидов типа Me₂₃С₆ на границе d-g фаз). Поскольку условия проявления МКК в этих фазах разные, то концентрация хрома в приграничных участках не опускается ниже допустимого уровня. Так как концентрация углерода в аустените выше, чем в феррите, карбиды выделяются по границам, не образуя непрерывной сетки.

Принципиальное отличие сталей аустенитно-ферритного класса в том, что благодаря более высокому содержанию в них хрома аустенит становится более устойчивым по отношению к мартенситному превращению, хотя полностью исключить возможность образования мартенсита в этих сталях не всегда удаётся.

Аустенитно-ферритные стали весьма сложны по химическому составу, могут иметь в структуре различное соотношение аустенитной и ферритной фаз. В них могут происходить следующие основные фазовые превращения:

1. Изменение количества аустенита и феррита в зависимости от температуры нагрева.

2. Распад d-феррита с образованием σ-фазы и вторичного аустенита.

3. Выделение карбидных, нитридных и интерметаллидных фаз, которое может происходить как из аустенита, так и из феррита.

4. Мартенситные g-a_м - превращения при охлаждении или при деформации.

5. Процессы охрупчивания ферритной фазы, связанные с явлением упорядочения и расслоения (хрупкость 475°С).

Возможность протекания в аустенитно-ферритных сталях сложных фазовых превращений в различных интервалах температур накладывает существенные ограничения на режимы их технологии производства и области применения.

Постановка задачи

Цель данной работы сводилась к трём задачам:

1. Изучение влияния незначительного колебания химического состава в пределах марочного разработанной ранее метастабильной аустенитной стали 03Х14Н11К5М2ЮТ (129) на физико-механические и технологические свойства;

2. исследование сталей той же композиции, но с пониженным содержанием кобальта;

3. влияние изменения содержания алюминия от 0,5 до 2,0 % в сталях практически той же композиции на структуру.

 

 

Материал исследования

На кафедре металловедения ГОУ ВПО УГТУ-УПИ разработаны принципиально новые безуглеродистые коррозионностойкие высокопрочные стали аустенитного класса на Fe-Cr-Ni основе с дополнительным легированием кобальтом, молибденом, титаном и алюминием.

В данной работе были рассмотрены 3 группы сталей:

I. Плавки 2, 4, 8, 9 с варьированием по химическому составу:

Ni (11…11,7 %), Co (4,5…5 %), Al (0,5…0,8 %), Cr (13…14 %),

Mo (2,5…2,85 %). Принадлежат к аустенитному классу;

II. Плавки 5, 10, 11, 12 с пониженным содержанием Co и без Co.

Содержание Со в данных сталях изменятся от 5,0 до 0 %. Принадлежат к аустенитному классу;

III. Плавка 6. Принадлежит к аустенитно-ферритному классу.

Химический состав исследуемых сталей приведен в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 - Химический состав исследуемых сталей, мас. %

Марка стали (№ плавки)	C	Cr	Mn	Ni	Co	Si	Mo	Ti	Al	S, P, Cu	Fe
Плавка 129	0,03	14,2		11,4	4,5		2,2	0,4	0,83	не более 0,035	остальное
Плавка 2	0,03	13,13	0,16	11,74	4,20	0,18	2,83	0,23	0,70
Плавка 4	0,03	13,98	0,19	11,58	4,56	0,21	2,54	0,28	0,81
Плавка 5	0,03	12,95	0,083	11,14	0,8	0,31	2,57	0,26	0,45
Плавка 6	0,03	13,0	0,088	10,12	4,97	0,23	2,46	0,28	1,95
Плавка 8	0,03		0,25	11,0	5,1	0,3	2,6	0,28	0,8
Плавка 9	0,02	13,74	0,16	11,0	5,04	0,19	2,45	0,3	0,5
Плавка 10	0,03	14,01	0,07	12,07	0,95	0,18	2,46	0,3	1,63
Плавка 11	0,03	14,0	0,07	11,0	0,06	0,216	2,11	0,3	0,7
Плавка 12	0,03	14,8	0,12	11,07	0,77	0,22	2,56	0,3	0,84

 

Слитки были выплавлены на заводе ЦНИИМ (г. Екатеринбург) в индукционных печах открытого типа. Вес слитка ~ 60 кг. После гомогенизационного отжига при 1150 ºС слитки были подвергнуты зачистке и прокованы на заготовки диаметром 14 мм. с последующей обточкой на диаметр 12 мм.

Из заготовок были изготовлены образцы на механические испытания. На данных образцах проводились исследования микроструктуры в зависимости от Т_нагр под закалку как без последующего старения, так и с последующим старением после закалки от указанных температур.

В дальнейшем заготовки протягивались на диаметр 8,0 мм и термообрабатывались при температуре 1000 ⁰С с выдержкой 20 мин.

После термообработки и подготовки поверхности образцы протягивались по маршруту 8,0 - 7,5 - 7,0…0,8. По маршруту волочения отбирались образцы на механические испытания.

Методы исследования

Механические испытания проводили как на проволочных, так и на стандартных образцах в соответствии с требованиями ГОСТ 1579-93, ГОСТ 11701-84, ГОСТ 1497-84, ГОСТ 14963-78, ГОСТ 10446-80, ГОСТ 3565-80 на приборе Instron 3382 № К3721. При этом на проволочных образцах определяли временное сопротивление при разрыве (s_в, МПа), относительное удлинение (d, %), относительное сужение поперечного сечения при разрыве (y, %). На стандартных пятикратных образцах определяли временное сопротивление при разрыве (s_в, МПа), предел текучести (s_0,2, МПа), относительное удлинение (d, %), относительное сужение поперечного сечения при разрыве (y, %). Каждую характеристику механических свойств определяли как средний результат 5..10 измерений. Относительная ошибка измерений предела упругости составляла 2 %, а остальных величин не более 3..5 %.

 

Заключение

 

1. Изменение химического состава по основным легирующим элементам позволяет сохранить класс стали – аустенитный.

2. Понижение содержания Со от 5,0 до практически 0 % у одной и то же композиции не приводит к изменению структурного класса стали.

3. Изменение содержания Al от 0,5 до 2,0 % практически у той же основной композиции приводит к переходу класса сталей из аустенитного в аустенитно-ферритный при равном количестве фаз.

4. Наилучшая оптимальная температура под закалку 1000 ⁰С.

5. Исследуемые аустенитные стали являются метастабильными.

6. Все исследуемые стали I группы обладают повышенными технологическими и пластическими свойствами.

7. С увеличением степени деформации прочностные свойства аустенитных сталей I группы возрастают в 4-5 раза, что приводит к формированию высокопрочного состояния.

8. Исследуемые высокопрочные коррозионностойкие аустенитные стали вследствие низкого содержания углерода и дополнительного легирования кобальтом обладают высокой пластичностью, что позволяет проводить деформацию волочением до высоких степеней обжатия (е = 2,32 и выше) и значительно сократить количество промежуточных смягчающих термических обработок при производстве тонкой проволоки.

9. Выполненные исследования являются начальной стадией большой экспериментальной работы с новыми сталями.

 

Электробезопасность

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Экспериментальное оборудование, находящееся в лаборатории, представляет для человека опасность поражения электрическим током.

Такие приборы как оптический микроскоп, рентгеновский аппарат для структурного анализа, компьютер размещены в помещениях, классифицируемых по степени опасности поражения людей электрическим током, как помещения без повышенной опасности поражения электрическим током. Основой безопасности эксплуатации является высокая техническая грамотность обслуживающего персонала, соблюдения правил эксплуатации электрооборудования (персонального компьютера, принтера) и техники безопасности.

Для обеспечения электробезопасности в лаборатории применяют следующие защитные средства:

• защитное зануление;

• автоматические выключатели;

• предупредительная сигнализация и т. д.

 

Защита от шума

Шум неблагоприятно действует на человека, особенно при длительном воздействии. Это выражается в снижении работоспособности, в зрительном утомлении, раздражительности, головной боли, в изменении цветоощущения и тому подобное. Шум вызывает нежелательную реакцию всего организма человека.

Основными источниками шума в лаборатории являются шлифовальный и полировальный станки.

Шум в помещении, где выполняют работу, требующую концентрации внимания, не должен превышать 55 дБА, а при однообразной работе - 65 дБА, согласно ГОСТ 27818-88 [26]. Уровень шума в препараторской, где изготавливались шлифы, т.е. где выполнялась однообразная работа, не превышает 60 ДБа.

Защита работающих от шума осуществляется как коллективными средствами и методами (изоляция помещений, использование звукопоглощающих материалов в элементах интерьера, экраны и т.д.), так и индивидуальными средствами (наушники, шлемы, вкладыши).

В исследовательской лаборатории основными источниками шума являются полировально-шлифовальный станок, кроме того источником шума является электрическая часть экспериментальных установок (блоки питания, трансформаторы).

Защита от пыли

Во время шлифовки и полировки образцов в воздушную среду лаборатории попадает металлическая и абразивная пыль. Пыль – это мельчайшие твердые частицы, способные некоторое время находиться в воздухе во взвешенном состоянии.

С целью защитить персонал от вредного воздействия пыли полировально-шлифовальный станок находится в отдельной комнате в лаборатории. Для того чтобы пыль не поднималась в воздух проводят «мокрую» полировку и шлифовку (с водой). Нельзя эксплуатировать станок при отсутствии воды, так как в противном случае металлическая и алмазная пыль может попасть в дыхательные пути работающего и вызвать раздражение.

 

Освещение

Оптимальная освещенность рабочего места способствует повышению производительности труда, снижению утомляемости, увеличению надежности эксперимента. Промышленное освещение должно обеспечивать достаточную освещенность рабочих мест целесообразное направление света, отсутствие резких теней и блесткости, надежность и безопасность.

Согласно СНиП 23-05-95 работы, проводимые в лаборатории, относятся к среднему классу точности и оцениваются по разряду 4 (объект различения 0.5...1 мм) при использовании общего искусственного освещения освещенностью 300 лк.

Данная лаборатория оснащена люминесцентными лампами дневного света ЛМ-40; рабочие места размещены так, что они максимально попадают под естественное освещение.

Далее проведен анализ (расчёт) естественной и искусственной освещённости лаборатории.

Пожарная безопасность

Горение – химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением теплоты и света.

Для возникновения горения требуется наличие 3-х факторов: горючего вещества, окислителя (обычно кислород воздуха, а также хлор, бром, фтор, йод, окислы азота и т.д.) и источника загарания (импульса). Импульсом может быть: открытый огонь, искра (электрическая, статическая или от удара металлических предметов, молния, нагрев вещества выше температуры его самовоспламенения и др.).

Пожар – это горение вне специального очага, которое не контролируется и может привести к массовому поражению и гибели людей, а также к нанесению экологического, материального и другого вреда.

Пожарная безопасность объекта – состояние объекта, при котором с установленной вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара и воздействия на людей опасных факторов пожара, а также обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Пожарная профилактика включает комплекс мероприятий, направленных на предупреждение пожара или уменьшение его последствий. Активная пожарная защита - меры, обеспечивающие успешную борьбу с пожарами или взрывоопасной ситуацией.

По пожарной безопасности помещения лаборатории относятся к категории «В» (горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б). По степени огнестойкости здание относится ко второй категории, то есть предел огнестойкости стен и колонн не менее двух и одного часа соответственно.

При возникновении пожара в лаборатории, управление пожаром осуществляется руководителем лаборатории. Необходимо срочно ликвидировать очаг пожара, остановить распространение огня. При возгорании электропроводки необходимо отключить сеть от питания, а уже затем ликвидировать очаг возгорания, используя огнетушители ОУ-5, асбестовые одеяла и пожарные краны.

При входе в здание и в самой лаборатории имеется план-схема эвакуации людей (рисунок 4.3), с указанием эвакуационных путей, расположением огнетушителей и пожарного крана. Лаборатория оснащена следующими средствами пожаротушения и оповещения: пожарной сигнализацией, огнетушителем типа ОУ-3, ящиком с песком, наличием керами­ческих плиток под нагреватель­ными печами, источником водоснабжения является городской водопровод.

Эвакуация людей и материальных ценностей при пожаре может осуще­ствляться через двери, окна лаборатории, а также через имеющийся запас­ной выход. Подъезд пожарных машин к зданию обеспечивается со всех сто­рон. При входе в здание и саму лабо­раторию имеется план-схема эвакуации людей. Лаборатория осна­щена звуковой сигнализацией.

Разра­ботаны инструкции, предусматривающие методы пожаротушения и меры, предупреждающие возникновение пожара.

Рис. 4.3. План-схема эвакуации на случай возникновения пожара из помещений кафедры металловедения металлургического факультета ГОУ ВПО УГТУ-УПИ

 

4.4. Чрезвычайные ситуации (ЧС). Возможные чрезвычайные ситуации. Их при­чины и прогнозирование

Чрезвычайная ситуация (ЧС) – неожиданная, внезапно возникшая обстановка на определенной территории или объекте экономики в результате аварии, катастрофы, опасного промышленного явления или стихийного бедствия, которые могут привести к человеческим жертвам, ущербу здоровья людей или окружающей среде, материальным потерям и нарушению условий жизнедеятельности людей [30].

К чрезвычайным ситуациям относятся:

· аварии;

· крупные аварии;

· опасные природные явления;

· стихийные бедствия;

· экологические бедствия;

· экологические катастрофы;

· социальные, политические, национальные явления.

В лаборатории возможны следующие ЧС:

1. Сейсмическая опасность [30].

В последние годы изучению сейсмичности Урала и его сейсмогенных зон придается большое значение. Это связано с тем, что Средний Урал - развитый промышленный регион с высокой концентрацией объектов повышенной опасности, соседствующих с крупными населенными пунктами и большим количеством горнодобывающих предприятий. В его пределах имеются атомные реакторы и электростанции большой мощности, химические заводы, водохранилища, газо-, нефте- и другие продуктопроводы. В тоже время в пределах Среднего Урала неоднократно фиксировались сейсмические события с магнитудой более 4 и интенсивностью на поверхности 6…7 баллов по международной шкале MSK-64.

Таким образом, несмотря на то, что на фоне катастрофических землетрясений, происходящих в различных регионах Земли, Урал характеризуется относительно спокойной сейсмической обстановкой, его никак нельзя отнести к асейсмичным районам. Анализ исторических данных и инструментальных наблюдений последних лет убедительно показывает, что землетрясения с проявлениями на поверхности в 5…6 баллов (по международной шкале балльности MSK-64) происходили в различных районах Урала раз в 10-20 лет.

При этом чаще всего сейсмические события имели место в густонаселенном и промышленно развитом районе, где имеются сооружения повышенной опасности (атомные реакторы, крупные электростанции, химические заводы и горнодобывающие предприятия). Даже небольшие разрушения, вызванные землетрясениями на таких объектах, могут привести к катастрофическим экологическим последствиям и человеческим жертвам, поскольку большинство гражданских и промышленных объектов рассчитаны при строительстве лишь на 5 балльные сотрясения. По своей природе значительная часть уральских землетрясений имеет тектоническое происхождение, однако в последние десятилетия участились сейсмические события техногенной природы – тектонические напряжения плюс деятельность человека, нарушающая равновесие состояние массива горных пород.

Для защиты от сейсмических воздействий следует проводить и внедрять следующие мероприятия:

· разработка принципиально новых и эффективных способов повышения сейсмостойкости зданий и сооружений;

· повышение качества проектирования объектов для сейсмологических зон с учетом СНиП II-7-81 (Строительство в сейсмических районах) и СНиП-2.01.51-90 (Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны);

· ведение в сейсмических зонах сейсмостойкого строительства, повышение качества строительства, соблюдение строительных норм и правил, исключение брака;

· проведение в сейсмоопасных зонах паспортизации (инвентаризации) объектов гражданского, промышленного, транспортного и коммунального назначения с целью выявления их сейсмостойкости и соответствия сейсмичности площадок, на которых размещены эти объекты;

· проведение специальных работ по повышению сейсмостойкости (укреплению) зданий и сооружений, разборке (демонтажу) недостаточно стойких строений и конструкций;

· проведение противооползневых мероприятий.

2. Радиационная опасность.

При радиационной опасности возможно:

- внешнее облучение при прохождении радиационного облака;

- внутреннее облучение за счет вдыхания радиоактивных аэрозолей, потребление продуктов и воды;

- контактное облучение при радиоактивном загрязнении кожных покровов и одежды;

- общее внешнее облучение (g-облучение) людей радиоактивными веществами на поверхности земли, зданий и так далее.

3. Гроза представляет собой атмосферное явление, связанное с развитием мощных кучево-дождевых облаков, сопровождающееся многократными электрическими разрядами между облаками и земной поверхностью, звуковыми явлениями, сильными осадками, нередко с градом.

Температура канала молнии может достигать температуры 25 000 - 30 000 ⁰С, поэтому в месте удара молнии возникает локальный перегрев поверхности, который может привести к возгоранию материала кровли или утеплителя, в худшем случае вызвать воспламенение горючих газов и паров. Удар молнии непосредственно в здание или вблизи от него также способен вывести из строя установленное электрооборудование.

Существуют следующие способы защиты зданий и сооружений от грозы:

· установка одиночного стержневогомолниеприемника (громоотвода), соединенного токоотводом с заземлителем. При этом зона защиты такого устройства располагается под конусом с углом 45…55 ⁰ от вертикали с высотой, равной примерно 0,8 от верхней точки молниеприемника.

· установка на стойках вдоль конька крыши тросового молниеприемника, также соединенного одним или несколькими токоотводами с заземлителями. В данном варианте зона защиты более сложная - два конуса, аналогичных одиночному молниеприемнику по концам крыши под стойками и две плоскости, отходящие от троса вдоль поверхности крыши под углом 45…55 ⁰. Выступающие элементы (трубы, антенны, слуховые окна) защищаются одиночными молниеприемниками.

· создание по периметру крыши, включая ее конек, молниезащитной сетки, соединенной одним или несколькими токоотводами с заземлителями. Зона защиты такого устройства - поверхность крыши, покрытая сеткой, а также два конуса, аналогичных одиночному молниеприемнику по концам крыши. Выступающие элементы также защищаются одиночными молниеприемниками.

· установка, так называемого «активного молниеприемника» - специального электронного устройства, обеспечивающего создание зоны защиты не в виде конуса, а более пространной - в виде полусферы, нисходящей от верхней точки молниеприемника.

При соблюдении нормативных требований все перечисленные решения обеспечивают одинаковую степень защиты. Однако, при этом, они различаются по применимости, дизайну, трудо- и материалоемкости, а также по ценовым параметрам.

Также, для повышения степени защищенности строений от последствий удара молнии, наряду с перечисленными решениями, целесообразно предусмотреть создание и так называемой внутренней молниезащиты. Внутренняя молниезащита представляет собой комплекс мер, а также устройств защиты от импульсных перенапряжений и помех (УЗИП) предназначенных для уравнивания потенциалов, что исключает возможность возникновения опасного напряжения в электрических цепях и на трубопроводах, входящих в здание.

При возникновении радиационно-опасной обстановки, весь штат лаборатории должен подчиняться указаниям штаба по делам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций (ГО и ЧС), который возглавляет ректор «УГТУ-УПИ».

 

 

Выводы по разделу