2.8. Матеріали гідроенергетики

Сталі для трубопроводів. Для виготовлення трубопроводів ви­користовуються вуглецеві та низьколеговані сталі з доброю зва­рюваністю, холодностійкістю та пластичністю, а також низьколеговані сталі підвищеної та високої міцності. Основні марки ста­лей та їх механічні характеристики наведено в табл. 2.9.

Матеріали гідротурбін. Для виготовлення литих гідротурбін (робочих коліс) використовують низьколеговані сталі 20ГСЛ, 15Г2ВЛ, 0Х12НДЛ та ін. Крім литих, виготовляють зварюваль­но-литі гідротурбіни масою понад 100 тонн із товщиною стінок 300-500 мм. Наприклад, диски робочих коліс гідротурбін Красно­ярської ГЕС мають товщину 475 мм і до них приварені лопаті змінної товщини від 200 до 30 мм та висотою до 4 м. Для підви­щення стійкості проти втомного руйнування поверхню коліс змі­цнюють поверхневим пластичним деформуванням.

Таблиця 2.9 Характеристики деяких сталей, використовуваних для трубопроводів ГЕС

Сталь		Механічні характеристики
Марка	Стан*	<т0>2, МПа	в,МПа	5,%
В СтЗсп5	ГК	250	380	26
В СтЗГпс		240	380	25
16Д	ГК	240	380	26
22К	ГК	190	440	18
09Г2С	ГК	330	480	21
09Г2	ГК	310	450	21
14Г2АФ	НабоГВ	400	550	20
13ХГН2МД	ГВ	600	700	14

Примітка: ГК - гарячекатана; В - після відпуску; Н - нормалізація; ГВ- після гартування з відпуском.

ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОТРОЛЮ

1. Яка відмінність між аморфними та кристалічними матері­алами?

2. Назвіть основні дефекти будови кристалічних тіл.

3. Охарактеризуйте алотропічні перетворення в кристалічних матеріалах.

4. Назвіть основні механічні випробування матеріалів.

5. Чим відрізняються сталі від чавунів? Для чого проводять легування?

6. Охарактеризуйте жароміцність і жаротривкість матері­алів енергетичного обладнання.

7. Якими елементами легують сталі ядерної енергетики?

8. Охарактеризуйте основні властивості матеріалів тепло­вої енергетики.

9. Назвіть основні матеріали для газових турбін і парових установок.

10. Чому в гідроенергетиці застосовують нелеговані та низь­ колеговані сталі?

3.1. Фізична суть електропровідності (загальні положення)

Відомо, що електричний струм у речовині являє собою впоряд­коване переміщення електричних зарядів під впливом прикладе­ної електричної напруги. Необхідною умовою електропровідності є наявність у речовині вільних (здатних захоплюватися силами електричного поля) заряджених матеріальних частинок - носіїв заряду.

Нехай в одиниці об'єму даної речовини знаходиться п носіїв заряду, а заряд кож­ного з цих носіїв дорівнює q. Тоді сумарний вільний заряд одиниці об'єму дорівнює до­бутку щ. За відсутності еле­ктричного поля ці носії вна­ слідок теплових коливань _{Риа 3}.1. Переміщення зарядів в хаотично рухаються зі швид- об'ємі матеріалу під дією поля Е костями v і не створюють

струму. Якщо ж у цьому об'ємі діє зовнішнє електричне поле з напруженістю і? перпендикулярно до однієї з граней куба (рис. З.І), то на кожний носій заряду діяє сила, рівна

F = Eq

і він оримує компонент швидкості v спрямований в напрямку поля в той чи інший бік залежно від знака заряду.

Добуток v_e nanq, рівний кількості електрики, яка проходить через одиницю поперечного перерізу речовини, є густиною струму J:

J = n·g·v_e. ( 3.1)

У звичайний вираз закону Ома I=U/R для зображеного на рис. 3.1 тіла замість I підставляємо JS, замість U - Еl, за­мість R- і після скорочення отримуємо:

J = E/ρ = Eγ (3.2)

тобто найбільш загальну форму запису закону Ома.

Прирівнявши праві частини (3.1) і (3.2), отримуємо:

γ=ngv/E, (3.3)

де γ- питома об'ємна провідність.

Формула (3.2) є загальною для всіх видів електропровідності, тому що при її виведенні не розглядались конкретні носії заряду.

* Відношення и = v_e/ E, яке визначає швидкість носіїв заряду при напруженості поля, що дорівнює одиниці, називається рухомістю носіїв зарядів.

Вводячи в (3.3) величину и, отримуємо:

γ = nqu. (3.4)