Conduzione di test climatici, GOST: fattori e metodi
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Il test climatico è uno dei metodi per testare la resistenza dei prodotti a fattori esterni. Condizioni ambientali sfavorevoli possono portare a guasti delle apparecchiature, stato critico delle strutture e rischio del loro crollo, danni all'integrità dei rivestimenti protettivi, perdita di aspetto e intensificazione dei processi di corrosione. Tali prove possono essere eseguite in speciali camere chiuse o in siti di prova utilizzando diversi metodi.

Concetto generale

I prodotti tecnici operanti in atmosfera aperta risentono di diversi fattori climatici che ne peggiorano le prestazioni: elevata umidità, irraggiamento solare, basse e alte temperature. Vengono presi in considerazione durante la progettazione dei prodotti. Pertanto, a seconda dell'ubicazione dell'area in cui verrà utilizzata l'attrezzatura, viene determinato il progetto climatico e vengono selezionati i materiali appropriati che soddisfanorequisiti tecnici.

I test climatici vengono utilizzati per valutare le qualità funzionali (affidabilità, resistenza alla distruzione e alle sollecitazioni, tenuta) e l'aspetto in condizioni operative specificate. Come dimostrano gli studi, i fattori più pericolosi sotto l'influenza dei processi fisici e chimici negativi nei materiali sono le basse temperature (aumento della fragilità), l'umidità elevata (accelerazione dei processi di corrosione) e gli sbalzi di temperatura improvvisi.

I risultati dei test climatici possono essere valutati sia qualitativamente che quantitativamente. Solitamente vengono eseguiti in fase di sviluppo, oltre che nella produzione in serie come rigetto di strutture critiche (prove tecnologiche periodiche) e per verificare la stabilità della qualità (controllo periodico).

Metodologia

Il metodo di test climatico secondo GOST 24813-81 dipende dai requisiti tecnici che il consumatore pone sui prodotti, dalle caratteristiche del design, dal processo di produzione e installazione, nonché dalle condizioni operative. Sono stabiliti dagli standard di settore e dalla documentazione di progettazione pertinenti.

I test vengono effettuati in 3 fasi:

  1. Invecchiamento preliminare in determinate condizioni climatiche. Ciò è necessario per eliminare l'influenza delle condizioni precedenti (umidità, temperatura, pressione). La durata di questa fase è determinata dal tempo necessario per la termicaequilibrio. Allo stesso tempo, vengono eseguite le misurazioni iniziali e un'ispezione visiva dell'oggetto.
  2. Uscita parametri alla modalità di funzionamento, tempo di posa, estrazione dalla telecamera (dal sito di prova), stabilizzazione delle condizioni esterne per la successiva valutazione dell'oggetto. La modalità di test può essere breve, lunga o ciclica.
  3. Vedere e misurare i cambiamenti, trarre conclusioni. Sviluppo di una natura predittiva dei cambiamenti nelle caratteristiche operative.

Se l'oggetto è composto da più elementi, allora, in accordo con il cliente, questi lavori possono essere eseguiti come parte dell'intero prodotto.

Fase preparatoria. Progettazione della tecnologia di prova

La preparazione per un test climatico include le seguenti procedure:

  • Progettare un modello matematico di un oggetto.
  • Raccogliere informazioni su un possibile cambiamento delle proprietà funzionali o esterne del prodotto sotto l'influenza di fattori climatici.
  • Scegliere strumenti di test e misurazione, stabilire l'ambito e la sequenza del lavoro, elaborare un programma, sviluppare una metodologia.
  • Materiale di progettazione, supporto tecnico e metrologico.
  • Definisci moduli di segnalazione.
  • Istruire il personale di servizio.
  • Debug degli strumenti di test.
  • Scelta del mezzo per l'elaborazione dei dati ricevuti.

Classificazione

Test ambientali - classificazione
Test ambientali - classificazione

Le prove climatiche sono classificate secondo 3 criteri: dal metodo di esecuzione, dal metodo di esposizione e dal tipo di climafattore.

Nel primo caso, ci sono 3 tipi di tali lavori:

  1. Prove singole. Il prodotto risente di uno solo dei fattori climatici. Per un test, possono cambiare in sequenza, ma il loro effetto sull'oggetto è indipendente. Il vantaggio di questo metodo di prove climatiche è la semplicità dell'attrezzatura. Gli svantaggi includono il rispetto incompleto delle condizioni operative reali.
  2. Test composti. L'oggetto è influenzato anche da un solo fattore, ma è potenziato dall'influenza del fattore precedente. Un esempio potrebbe essere posizionare un prodotto in un ambiente ad alta umidità e quindi abbassare la temperatura.
  3. Test complessi. L'oggetto è contemporaneamente influenzato da un complesso di fattori climatici. Questo tipo è il più affidabile, in quanto è il più vicino possibile alle condizioni operative. Il suo svantaggio è la necessità di complesse configurazioni di test.

Test sul campo e accelerati

Test climatici: naturali, accelerati
Test climatici: naturali, accelerati

In base al metodo di impatto sull'oggetto, si distinguono i test climatici in scala reale e quelli accelerati. Quest'ultimo tipo è spesso utilizzato per rivestimenti protettivi e plastica. Poiché la loro distruzione avviene in un lungo arco di tempo, al fine di ridurre i tempi di ottenimento dei risultati, i prodotti sono interessati da cicli che simulano variazioni delle condizioni nell'arco di diversi mesi o anni (sbalzi di temperatura e umidità, irraggiamento solare). L'impatto è determinato da uno o più indicatori.

La metodologia per il test accelerato di vernici e polimeri è indicata negli standard del sistema unificato di protezione contro la corrosione e l'invecchiamento (ESZKS).

Fattori climatici

La classificazione delle prove climatiche viene effettuata anche in base al tipo di fattore di influenza:

  • Pressione atmosferica alta o bassa.
  • Precipitazioni (pioggia, neve, gelo, ghiaccio).
  • Umidità alta o bassa.
  • Nebbia marina satura di sali.
  • Alta o bassa temperatura.
  • Carico del vento.
  • Atmosfera, umidità o suolo saturo di sostanze corrosive.
  • Cambi di temperatura improvvisi.
  • Insolazione solare aumentata.
  • Esposizione a polvere e sabbia.

Strumenti di test

Camere climatiche - test
Camere climatiche - test

Molto spesso, i prodotti vengono testati in camere speciali (camere meteorologiche artificiali), dove vengono create artificialmente condizioni climatiche appropriate. L'oggetto è installato in modo da garantire la massima stabilità e la libera circolazione dell'aria tra esso e le pareti dell'impianto. L'attrezzatura delle camere climatiche per il test può essere diversa e dipende dai requisiti per il lavoro. Esistono i seguenti tipi di tali installazioni:

  • caldo-freddo-umidità;
  • riscaldare e congelare;
  • spruzzo di sale;
  • con gallerie del vento (per prove del vento);
  • invecchiamento leggero;
  • shock termico (in essi si crea una gocciatemperature);
  • pioggia;
  • radiazioni solari con sorgenti di radiazioni infrarosse e ultraviolette;
  • camere sottovuoto termiche e altro.

Le basse temperature si ottengono utilizzando refrigeranti (azoto liquido, anidride carbonica, ammoniaca) o unità evaporative a compressione.

Tutte le apparecchiature per i test ambientali devono essere periodicamente testate per verificarne le prestazioni e devono disporre di dispositivi che prevengano guasti dovuti a errori umani e fattori esterni.

Test di oggetti di grandi dimensioni

La ricerca delle possibilità di dispositivi tecnici o di grandi elementi strutturali viene effettuata a poligoni (stazioni climatiche). In Russia, l'unico centro scientifico per i test climatici si trova a Gelendzhik (GTsKI VIAM). Dal 1925 ricerca materiali per l'industria aeronautica e elabora sistemi per la protezione da corrosione, invecchiamento e biodanni.

Centro per il clima di Gelendzhik
Centro per il clima di Gelendzhik

Ci sono anche ampie camere per prove climatiche (camere climatiche, Walk-In) con ingresso separato. Servono per complessi effetti di temperatura e umidità.

Requisiti per gli elementi di prova

requisiti dell'oggetto
requisiti dell'oggetto

Le prove climatiche sono consentite per prodotti che hanno subito il montaggio finale e soddisfano i requisiti della documentazione normativa e tecnica in termini di aspetto e parametri operativi alla pressione di 1 atm. e una temperatura di 20 °C.

In assenza di camere di prova complessive, è consentito effettuare l'impatto su parti dell'oggetto. Se gli elementi strutturali in condizioni operative reali si trovano in condizioni diverse, sono possibili 3 opzioni per il test:

  • per ciascuna parte separatamente (se ciò non viola l'esecuzione);
  • nel suo insieme per l'intero prodotto sotto i fattori climatici più sfavorevoli;
  • sul layout, completamente costruttivo e tecnologicamente adeguato all'oggetto.

Caratteristiche dei test di resistenza alla corrosione utilizzando sostanze chimicamente aggressive

Test ambientali - resistenza alla corrosione
Test ambientali - resistenza alla corrosione

I test con l'utilizzo di sostanze corrosive vengono effettuati in apposite camere. A seconda del tipo di ambiente aggressivo si distinguono 3 tipologie di lavoro:

  • nell'atmosfera (tenendo conto del contenuto di cloruri, anidride solforosa, ossidi di azoto, nitrito di idrogeno e altri composti);
  • in acqua con una certa acidità, salinità, anidride carbonica disciolta, acido solfidrico, ossigeno, calcio, magnesio e altri elementi chimici;
  • nel suolo, le cui principali caratteristiche sono umidità, salinità, stato di aggregazione, concentrazione di cloruri, nitrati, solfati, carbonati e altre sostanze corrosive.

Analisi dei risultati

Dopo il test, registrare i valori dei parametri misurati e dei dati qualitativi. Il rapporto indica le seguenti informazioni:

  • obiettivo di lavoro;
  • sede e tecnica applicatafondi;
  • deviazioni consentite dalla documentazione normativa e le ragioni della loro adozione;
  • difetti rilevati;
  • risultati della misurazione;
  • Raccomandazioni per finalizzare il progetto o per ulteriori test.

Prove climatiche dei rivestimenti

prove di rivestimento
prove di rivestimento

La durata dei rivestimenti protettivi dipende fortemente dalle condizioni climatiche e può variare notevolmente. I seguenti fattori hanno la maggiore influenza:

  • Luce e calore. In misura maggiore, questo vale per la regione ultravioletta della radiazione solare, poiché i raggi a onde corte distruggono i componenti del legante nella composizione dei rivestimenti di vernice e vernice. Il risultato è un aumento della loro fragilità, perdita di lucentezza e luminosità.
  • Sbalzi di temperatura. In condizioni naturali possono raggiungere i 20°C in 1 ora. Le alte temperature accelerano le reazioni fotochimiche nel film precedente, le basse temperature portano alla fragilità del rivestimento e la loro differenza porta alla fessurazione dovuta ai cambiamenti nelle sollecitazioni interne.
  • Umidità per ammorbidire e gonfiare le pellicole protettive.
  • Precipitazioni e nebbia.
  • Presenza di particelle abrasive e vento.

Poiché i rivestimenti sono naturalmente esposti a un'intera gamma di fattori contemporaneamente, i metodi di prova in camera standard non possono riprodurre questi effetti.

I test climatici dei rivestimenti nelle discariche vengono eseguiti in conformità con GOST 6992-98. I campioni sono posti su tribune (su un'area aperta di terreno o sul tetto di un edificio), con un angolo di 45° rispetto aorizzonte, esposto a sud. Questa disposizione consente test accelerati sotto l'influenza delle condizioni meteorologiche. Il posizionamento verticale si adatta meglio alle condizioni reali, ma richiede un test più lungo.

Prima dell'installazione presso le discariche, viene effettuata un'esposizione preliminare ad uno dei fattori climatici nelle camere. Per fare ciò, selezionare il tipo di impatto aggressivo che ha il maggiore effetto sul rivestimento in queste condizioni operative. La valutazione della sicurezza delle proprietà viene effettuata secondo GOST 9.407-2015.

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