Індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів

Реферат: Індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів складається з носія у вигляді бавовняної тканини та кислотно-основного індикатора, вибраного з групи сульфофталеїнів. При цьому як носій використано вибілену бавовняну тканину типу бязь або батист, на яку нанесено кислотно-основний індикатор бромкрезоловий зелений спирторозчинний. UA 81267 U (12) UA 81267 U UA 81267 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до складу і структури хімічних індикаторних матеріалів для контролю герметичності виробів, що заповнені несиметричним диметилгідразином. Такі індикаторні матеріали можуть бути використані в ракетно-космічній техніці для виявлення місць витоків крізь наскрізні дефекти з'єднань, переважно рознімних, ракет-носіїв ракетного палива несиметричного диметилгідразину. Специфікою конструкцій різних рідинних ракет-носіїв, що призначені для оперативного високоточного виведення на кругові, геостаціонарні та сонячно-синхронні орбіти різних космічних апаратів, передбачена наявність великої кількості різноманітних герметичних з'єднань (див., наприклад, Технология сборки и испытаний космических аппаратов / Под общ. ред. И.Т. Белякова, И.А. Зернова // Μ.: Машиностроение. - 1990. - 352 с. або Ф.П. Санін, Є.О. Джур, Л.Д. Кучма, В.А. Найденов. Герметичність у ракетно-космічній техніці // Дніпропетровськ: Вид-во ДДУ. - 1995. - 168 с.). При виготовленні таких ракет-носіїв усі їх з'єднання в умовах підприємств-виробників підлягають ретельному контролю на герметичність з метою визначення відповідності степені герметичності таких конструкцій встановленим нормам (див. там же). Однак в процесі транспортування та передстартової підготовки в заправленому стані ракетносіїв можлива розгерметизація рознімних з'єднань їх трубопроводів через складно прогнозований у часі процес релаксації в них напружень, тобто зменшення початкових напружень за рахунок часткового зниження пружної деформації й, відповідно, зростання частки пластичної деформації (див. Ф.П. Санін, Є.О. Джур, Л.Д. Кучма, В.А. Найденов. Герметичність у ракетно-космічній техніці // Дніпропетровськ: Вид-во ДДУ. - 1995. - С. 50). Це може стати причиною виникнення аварійних ситуацій в процесі передстартової підготовки ракет-носіїв та забруднення довкілля вельми екологічно небезпечним компонентом рідкого ракетного палива несиметричним диметилгідразином. Через те, що як гідразин, так і така його похідна як несиметричний диметилгідразин є, практично, монокислотними лугами, вони більше нагадують амоніак та аміни, ніж органічні діаміни. При цьому вони є значно більш слабкими лугами, ніж амоніак, про що свідчить співставлення відповідних констант іонізації, а також теплот нейтралізації цих лугів кислотами у водному розчині (див., наприклад, L. F. Audrieth, В. A. OGG. The chemistry of Hydrazine, 1951, NEW YORK, p. 161). Саме це пояснює відсутність на сьогодні специфічної (селективної) хімічної реакції на несиметричний диметилгідразин й застосування в складі відомих хімічних композицій та матеріалів для контролю герметичності виробів, що заповнені несиметричним диметилгідразином, різних за складом, будовою й механізмом дії індикаторів (див., наприклад, пат. RU № 2045042, 94041453, 94037407, 2084872, 2117935. 94026826, пат. US 4900681 та багато ін.). Очевидно також, що відомі на сьогодні індикаторні композиції та матеріали для контролю герметичності, які чутливі до витоків крізь наскрізні дефекти виробів амоніаку (див., наприклад, а.с. СРСР № 472271, 578574, 673879, 705295, 712714, 920422, 1118879, пат. US № 3,490,873, 3,652,224, 3,652,225, 4,116,634 та багато ін.), будуть також ефективно взаємодіяти з несиметричним диметилгідразином за умов відповідного підбору кількісного складу індикаторних композицій або матеріалів задля урахування відмінностей у значеннях констант іонізації амоніаку й несиметричного диметилгідразину. Так, відома індикаторна композиція для контролю витоків аміаку крізь наскрізні дефекти виробів (див. Ф.П. Санін, Є.О. Джур, Л.Д. Кучма, В.А. Найденов. Герметичність у ракетнокосмічній техніці // Дніпропетровськ: Вид-во ДДУ. - 1995. - с. 15), що містить крезоловий червоний індикатор водорозчинний, крезоловий червоний індикатор спирторозчинний, агарагар, гліцерин, етиловий спирт і воду при такому співвідношенні компонентів (% по масі): гліцерин 10 агар-агар 1 крезоловий червоний індикатор водорозчинний 0,075 крезоловий червоний індикатор спирторозчинний 0,075 етиловий спирт 1 вода решта. Ця індикаторна композиція доволі чутлива до витоків амоніаку і дозволяє контролювати -6 3 герметичність виробів із застосуванням цієї речовини з чутливістю 10 м ·Па/с (Вт). Очевидно, що ця композиція є чутливою й до витоків несиметричного диметилгідразину. Однак таку желеподібну композицію складно використовувати для контролю герметичності рознімних з'єднань в паливних відсіках ракет-носіїв а також доволі важко повністю очищувати від неї рознімні з'єднання після завершення контролю. 1 UA 81267 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Найбільш близьким до того, що пропонується, є індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів, що відомий зі статті (В.Г. Банцаревич, Н.М. Беляев, Л.В. Бердов и Г.И. Сметанин. Химический метод проверки герметичности изделий. Дефектоскопия, 1969, № 6, с. 114-115). Цей індикаторний матеріал складається з носія у вигляді стрічки, виготовленої з бавовняної тканини, кислотно-основного індикатора бромфенолового синього, вологоутримуючого компоненту - гліцерину та регулятора рН - сірчанокислого амонію. Відомий матеріал, на думку авторів цієї статті, дозволяє надійно виявляти місця витоків аміаку крізь -7 3 -3 наскрізні дефекти конструкцій з величиною потоку 7·10 м ·Па/с (~7·10 л мкм рт.ст./с). Однак час появи на цьому матеріалі індикаторних плям в місцях витоків аміаку крізь течі зазначеного порядку, що можуть бути надійно виявлені контролером візуально, доволі тривалий (біля 20 хвилин). Очевидно, що при застосуванні відомого матеріалу для контролю витоків несиметричного диметилгідразину час появи на матеріалі індикаторних плям, що надійно реєструються візуально, буде ще більшим. В основу корисної моделі поставлено задачу шляхом цілеспрямованого підбору складу і структури компонентів індикаторного матеріалу для контролю герметичності забезпечити швидку реакцію матеріалу на витоки несиметричного диметилгідразину крізь наскрізні дефекти виробів із утворенням на матеріалі індикаторних слідів, що надійно реєструються візуально. Поставлена задача вирішена тим, що індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів, що складається з носія у вигляді бавовняної тканини та кислотно-основного індикатора, вибраного з групи сульфофталеїнів, згідно з корисною моделлю, складається з носія у вигляді 2 вибіленої бавовняної тканини типу бязь або батист, що має питому поверхню від 0,7 до 1,2 м /г, та кислотно-основного індикатора бромкрезолового зеленого спирторозчинного, причому на один грам носія припадає від 0,015 до 0,032 грама індикатора. Індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів, що заявляється, завдяки розвиненій поверхні й застосуванню підходящого індикатора є матеріалом, якому притаманні висока чутливість до несиметричного диметилгідразину та швидка реакція на витоки цієї речовини крізь наскрізні дефекти виробів з утворенням на матеріалі добре помітних оком індикаторних слідів. Далі суть корисної моделі пояснюється описом методики одержання індикаторного матеріалу для контролю герметичності виробів, що заповнені несиметричним диметилгідразином, методики застосування цього матеріалу за призначенням та таблицею, де представлені результати оцінки можливостей матеріалу за допомогою імітаторів дефектів з відомою величиною потоків. Індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів, що заповнені несиметричним диметилгідразином, виготовляли таким чином. Брали бавовняну тканину типу бязь або батист з 2 питомою поверхнею від 0,7 до 1,2 м /г і розрізали її на стрічки потрібних розмірів. Краї стрічки спочатку оверлочували, після чого стрічки піддавали попередній обробці. Для цього їх занурювали на 40-60 секунд в 0,004 %-ний по масі водний розчин ортофосфорної кислоти, а потім висушували до видалення розчинника. Така попередня обробка дозволила в подальшому упередити утворення на поверхні стрічки довільно розташованих плям зеленого кольору, що відповідають основній формі індикатора. Для просочення попередньо оброблених стрічок розчином індикатора використовували 0,2 %-ний водно-спиртовий розчин (80 % по масі дистильованої води і 20 % по масі етилового спирту) бромкрезолового зеленого індикатора спирторозчинного. Занурювали стрічки в цей розчин і просочували їх розчином біля 20 секунд. Просочені стрічки виймали з розчину й сушили протягом біля 20 хвилин в сушильній шафі при температурі 80 °С до видалення розчинника. Після цього стрічки просочували ще раз або два. Перед кожним наступним просочуванням стрічки сушили в шафі до видалення розчинника. Як з'ясувалось, вибір бавовняної тканини типу бязь або батист з питомою поверхнею від 0,7 2 до 1,2 м /г як носія дозволяє одержати рівномірні за забарвленням зразки індикаторного матеріалу для контролю герметичності виробів. За межами нижньої границі діапазону питомої поверхні вибраний носій просочується розчином менш рівномірно. Вихід за межі верхньої границі цього діапазону практично не впливає на якість просочення носія розчином. Вдалось з'ясувати, що одноразове просочення стрічок бавовняної тканини розчином вище наведеного складу й подальше сушіння стрічок до видалення розчинників (спирту й води) дозволяє одержати індикаторний матеріал для контролю герметичності, що містить біля 0,015 г на 1 грам носія бромкрезолового зеленого спирторозчинного індикатора. Відносне зменшення кількості індикатора в носії суттєво впливає на чутливість індикаторного матеріалу до несиметричного диметилгідразину. Оптимальна кількість індикатора в носії сорбується при подвійному просоченні останнього водно-спиртовим розчином індикатора (за умов сушіння 2 UA 81267 U 5 10 15 матеріалу після першого просочення). Це дозволяє одержати індикаторний матеріал для контролю герметичності, що містить приблизно 0,021 г бромкрезолового зеленого спирторозчинного індикатора в одному грамі носія. Матеріал такого складу, як буде показано далі, є досить чутливим до витоків несиметричного диметилгідразину. Після третього просочення матеріалу (за умов його сушіння після другого просочення) і його сушіння вміст бромкрезолового зеленого спирторозчинного індикатора в одному грамі носія становить біля 0,032 г. Подальше просочення матеріалу, і, відповідно, збільшення вмісту індикатора в матеріалі, не має сенсу, так як практично не впливає на чутливість матеріалу до несиметричного диметилгідразину. В таблиці представлені результати випробувань чутливого до несиметричного диметилгідразину індикаторного матеріалу, що пропонується, із застосуванням контрольної -6 3 каліброваної течі з величиною потоку несиметричного диметилгідразину 1·10 м ·Па/с. Матеріал було одержано подвійним просоченням водно-спиртовим розчином бромкрезолового зеленого індикатора стрічок вибіленої бавовняної тканини типу бязь, що мала питому поверхню 2 біля 1,1 м /г. Вміст бромкрезолового зеленого спирторозчинного індикатора в одному грамі носія становив біля 0,026 г. Матеріал піддавався випробуванням із застосуванням контрольної течі як за умови наявності на його зовнішній поверхні прозорої газонепроникної плівки, так і без застосування такої плівки. Таблиця Результати випробувань чутливого до несиметричного диметилгідразину індикаторного матеріалу, що пропонується, із застосуванням контрольної каліброваної течі з величиною потоку -6 3 несиметричного диметилгідразину 1·10 м ·Па/с. Варіант індикаторного матеріалу для контролю герметичності виробів 3 прозорою газонепроникною плівкою Без прозорої газонепроникної плівки Час з моменту Діаметр індикаторної Час з моменту контакту Діаметр індикаторної контакту матеріалу з плями, що утворилася, матеріалу з плями, що утворилася контрольною течею мм контрольною течею 3с. 1 3с. 2 5 хв. 1,5 5 хв. 6 10 хв. 2,5 10 хв. 7 15 хв. 3,5 15 хв. 10 20 хв. 4 20 хв. 14 20 25 Таким чином, індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів є високочутливим, з малою постійною часу, засобом контролю витоків крізь з'єднання рідинних ракет-носіїв несиметричного диметилгідразину. Індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів, що заявляється, може бути легко відтворений промисловим шляхом і забезпечує оперативний високочутливий контроль витоків несиметричного диметилгідразину крізь з'єднання заповнених цією речовиною промислових конструкцій. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Індикаторний матеріал для контролю герметичності виробів, що складається з носія у вигляді бавовняної тканини та кислотно-основного індикатора, вибраного з групи сульфофталеїнів, який відрізняється тим, що як носій використано вибілену бавовняну тканину типу бязь або батист, 2 що має питому поверхню від 0,7 до 1,2 м /г, на яку нанесено кислотно-основний індикатор бромкрезоловий зелений спирторозчинний, причому на один грам носія припадає від 0,015 до 0,032 грама індикатора. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3