RU2644615C1 - Method for determining the thermal resistance of coals to their cyclic freezing and thawing - Google Patents
Method for determining the thermal resistance of coals to their cyclic freezing and thawing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644615C1 RU2644615C1 RU2016147343A RU2016147343A RU2644615C1 RU 2644615 C1 RU2644615 C1 RU 2644615C1 RU 2016147343 A RU2016147343 A RU 2016147343A RU 2016147343 A RU2016147343 A RU 2016147343A RU 2644615 C1 RU2644615 C1 RU 2644615C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thawing
- coal
- sample
- acoustic emission
- freezing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/60—Investigating resistance of materials, e.g. refractory materials, to rapid heat changes
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования устойчивости углей к циклическим термовоздействиям, каждый цикл которых охватывает отрицательный и положительный диапазон температур. Также оно может быть использовано для определения текущей степени криогенной дезинтеграции угольной продукции.The invention relates to the field of research of coal resistance to cyclic thermal effects, each cycle of which covers a negative and positive temperature range. It can also be used to determine the current degree of cryogenic disintegration of coal products.
Известен способ испытания материалов на термостойкость, заключающийся в том, что поверхность испытываемого образца материала подвергают циклическому тепловому воздействию, включающему нагрев и последующее охлаждение, производят контроль поверхности испытываемого образца материала, а о термостойкости материала судят по количеству циклов теплового воздействия до появления трещин на упомянутой поверхности, при этом после охлаждения с поверхности образца материала периодически снимают слой материала толщиной, соответствующей интенсивности изнашивания материала в процессе эксплуатации, а контроль поверхности испытываемого образца материала осуществляют после снятия слоя материала с поверхности образца через заданное количество циклов теплового воздействия или после каждого цикла (Патент РФ №2117274, кл. G01N 3/60, G01N 3/56. Опубл. 10.08.1998).A known method of testing materials for heat resistance, namely, that the surface of the test material sample is subjected to cyclic heat exposure, including heating and subsequent cooling, the surface of the test material sample is controlled, and the heat resistance of the material is judged by the number of heat exposure cycles until cracks appear on the surface in this case, after cooling, the material layer with a thickness corresponding to the intensity is periodically removed from the surface of the material sample the evidence of material wear during operation, and the surface of the test material sample is controlled after removing the material layer from the sample surface after a specified number of heat exposure cycles or after each cycle (RF Patent No. 2117274, CL G01N 3/60, G01N 3/56. Publisher . 08/10/1998).
Недостатком данного способа является то, что он не применим к исследованию исходно трещиноватых и значительно структурно неоднородных материалов, к которым, в частности, относятся угли.The disadvantage of this method is that it is not applicable to the study of initially fractured and significantly structurally heterogeneous materials, which, in particular, include coal.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению относится способ определения термостойкости углей, заключающийся в приложении к исследуемым образцам циклического знакопеременного температурного воздействия, в заданных временных интервалах которого определяют среднюю активность акустической эмиссии, по которой судят о термостойкости углей (Патент РФ №2593441, G01N 3/60. Опубл. 10.08.2016).The closest in technical essence to the present invention relates to a method for determining the heat resistance of coal, which consists in applying to the test samples a cyclic alternating temperature effect, in predetermined time intervals which determine the average activity of acoustic emission, which is used to judge the heat resistance of coal (RF Patent No. 2593441,
Недостатком известного способа является то, что он не позволяет определять термическую стойкость углей к их криогенной дезинтеграции под влиянием циклического замораживания и оттаивания.The disadvantage of this method is that it does not allow to determine the thermal resistance of coals to their cryogenic disintegration under the influence of cyclic freezing and thawing.
Отмеченный недостаток обусловлен тем, что известный способ предполагает исследование акустоэмиссионного отклика угля на серию возрастающих по интенсивности термоударов, каждый из которых представляет собой кратковременное высокоамплитудное (проводимое с высокой скоростью) термическое воздействие, лежащее в температурном диапазоне от 100°С до 190°С. Происходящие при таком воздействии дезинтеграционные процессы отличаются от соответствующих процессов под влиянием отрицательных температур, а тем более когда последние изменяются циклически, переходя из отрицательной области в положительную и обратно. Основной механизм дезинтеграции угля при этом связан с циклическим изменением фазового состояния поровой влаги, то есть переходом ее в лед и затем льда в жидкость, а не с интенсификацией поверхностного окисления и быстрым, различным для отдельных структурных элементов объемным расширением (как это имеет место при термоударном воздействии - в прототипе). Причем в реальных климатических условиях транспортировки и хранения угля температурное воздействие на него изменяется относительно плавно и медленно с незначительным градиентом температуры во времени, то есть не носит термоударный характер.The noted drawback is due to the fact that the known method involves the study of the acoustic emission response of coal to a series of thermal shock increasing in intensity, each of which represents a short-term high-amplitude (carried out at high speed) thermal effect lying in the temperature range from 100 ° C to 190 ° C. Disintegration processes occurring under such an action differ from the corresponding processes under the influence of negative temperatures, and even more so when the latter change cyclically, passing from the negative to the positive and vice versa. In this case, the main mechanism of coal disintegration is associated with a cyclic change in the phase state of pore moisture, that is, its transition to ice and then ice to liquid, and not to intensification of surface oxidation and rapid volume expansion, different for individual structural elements (as is the case with thermal shock exposure - in the prototype). Moreover, in real climatic conditions of transportation and storage of coal, the temperature effect on it changes relatively smoothly and slowly with an insignificant temperature gradient over time, that is, it does not have a thermal shock.
В настоящей заявке решается задача разработки способа определения термостойкости углей к их криогенной дезинтеграции под влиянием циклического замораживания и оттаивания за счет учета особенностей и режимов такого влияния на параметры термостимулированной акустической эмиссии в углях.This application solves the problem of developing a method for determining the heat resistance of coals to their cryogenic disintegration under the influence of cyclic freezing and thawing by taking into account the features and modes of such an effect on the parameters of thermally stimulated acoustic emission in coals.
Техническим результатом изобретения является определение термостойкости угля к их криогенной дезинтеграции под влиянием циклического замораживания и оттаивания.The technical result of the invention is to determine the heat resistance of coal to their cryogenic disintegration under the influence of cyclic freezing and thawing.
Технический результат достигается за счет учета особенностей и режимов влияния циклического замораживания и оттаивания на параметры термостимулированной акустической эмиссии в углях.The technical result is achieved by taking into account the features and modes of influence of cyclic freezing and thawing on the parameters of thermally stimulated acoustic emission in coals.
Для решения поставленной задачи в способе определения термостойкости углей к их циклическому замораживанию и оттаиванию, заключающемся в приложении к исследуемым образцам циклического знакопеременного температурного воздействия, в заданных временных интервалах которого определяют среднюю активность акустической эмиссии, по которой судят о термостойкости углей, серию однотипных образцов подвергают циклическому замораживанию и естественному оттаиванию до положительных температур при числе М таких циклов для каждого образца, равном его порядковому номеру в серии, после чего все образцы серии равномерно с малой скоростью прогревают до одинаковой температуры в диапазоне (80-90)±5°С, при которой их выдерживают не менее четырех часов, при этом измерение активности акустической эмиссии осуществляют в процессе нагревания и выдержки, определяют границы последовательных временных интервалов, первый из которых начинается после прогрева образца до 30°С и заканчивается достижением им постоянной температуры, а второй интервал той же длительности начинается при возрастании уровня активности акустической эмиссии до значения, не менее чем в полтора раза превышающего соответствующий уровень фоновых шумов, для каждого образца рассчитывают коэффициент К, равный отношению средних активностей акустической эмиссии во втором и первом интервалах, строят зависимость изменения коэффициента К в функции от числа М циклов замораживания и естественного оттаивания и по числу этих циклов, при котором происходит выполаживание указанной зависимости К(М), судят о термостойкости угля к влиянию циклически изменяющихся отрицательных и положительных температур.To solve the problem in a method for determining the heat resistance of coals to their cyclic freezing and thawing, which consists in applying to the test samples a cyclic alternating temperature effect, in the given time intervals which determine the average acoustic emission activity, which is used to judge the heat resistance of coal, a series of similar samples is subjected to cyclic freezing and natural thawing to positive temperatures with the number M of such cycles for each sample is equal to m its serial number in the series, after which all samples of the series are uniformly heated at a low speed to the same temperature in the range (80-90) ± 5 ° C, at which they are held for at least four hours, while the measurement of acoustic emission activity is carried out in the process heating and aging, determine the boundaries of consecutive time intervals, the first of which begins after heating the sample to 30 ° C and ends when it reaches a constant temperature, and the second interval of the same duration begins with increasing ur the acoustic emission activity to a value not less than one and a half times higher than the corresponding background noise level, a coefficient K is calculated for each sample, equal to the ratio of the average acoustic emission activities in the second and first intervals, the dependence of the coefficient K change in function of the number M of freezing cycles is built and natural thawing and the number of these cycles, during which the indicated dependence K (M) is flattened, is used to judge the heat resistance of coal to the influence of cyclically changing negative flaxen and positive temperatures.
Способ определения термостойкости углей к их циклическому замораживанию и оттаиванию иллюстрируется фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4. На фиг. 1 представлена схема лабораторной установки для реализации способа, где 1 - образец угля, 2 - круговая платформа, 3 - трубчатая нагревательная печь, 4 - кварцевый волновод, 5 - приемный акустический преобразователь, 6 - акустоэмиссионная измерительная система. На фиг. 2 представлена характерная экспериментально полученная зависимость активности термостимулированной акустической эмиссии образцов бурого угля первой выборки (марка 3Б) в функции от времени с начала эксперимента. На фиг. 3. представлена характерная экспериментально полученная зависимость активности термостимулированной акустической эмиссии образцов бурого угля второй выборки (марка 2БР) в функции от времени с начала эксперимента. На фиг. 2 и фиг. 3: 7 - временной интервал неустановившегося температурного режима продолжительностью Т от момента прогрева образца до 30°С и до момента достижения им постоянной рабочей температуры Тр, на которой производится длительная выдержка образца; 8 - временной интервал той же продолжительности Т, начинающийся в момент возрастания уровня активности акустической эмиссии до значения, не менее чем в полтора раза превышающего соответствующий уровень фоновых шумов. На фиг. 4 и фиг. 5 представлены зависимости коэффициента К (равного отношению среднего значения активности акустической эмиссии в интервале 8 к среднему значению активности акустической эмиссии в интервале 7), от числа М циклов замораживания и оттаивания образцов бурого угля первой и второй выборок соответственно.The method for determining the heat resistance of coals to their cyclic freezing and thawing is illustrated in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4. In FIG. 1 is a diagram of a laboratory setup for implementing the method, where 1 is a coal sample, 2 is a circular platform, 3 is a tubular heating furnace, 4 is a quartz waveguide, 5 is a receiving acoustic transducer, 6 is an acoustic emission measuring system. In FIG. 2 shows a characteristic experimentally obtained activity dependence thermostimulated acoustic emission of brown coal samples of the first sample (grade 3B) as a function of time from the beginning of the experiment. In FIG. 3. The characteristic experimentally obtained dependence of activity is presented. thermostimulated acoustic emission of brown coal samples of the second sample (brand 2BR) as a function of time from the beginning of the experiment. In FIG. 2 and FIG. 3: 7 - the time interval of an unsteady temperature regime of duration T from the moment the sample is heated to 30 ° C and until it reaches a constant working temperature T p , at which the sample is held for a long time; 8 - a time interval of the same duration T, starting at the moment of increase in the level of activity of acoustic emission to a value not less than one and a half times higher than the corresponding level of background noise. In FIG. 4 and FIG. 5 shows the dependence of the coefficient K (equal to the ratio of the average value acoustic emission activity in the range of 8 to the average value acoustic emission activity in the interval 7), from the number of M cycles of freezing and thawing of brown coal samples of the first and second samples, respectively.
Предложенный способ базируется на установленных авторами экспериментально закономерностях термостимулированной акустической эмиссии при длительной выдержке на определенной температуре (лежащей в диапазоне (80-90)±5°С) образцов бурого угля двух выборок, состоящих из 10 образцов каждая. Первая выборка была представлена углем марки 3Б Азейского месторождения, среднее значение W равновесной влаги которого составляло W~10%. Вторая выборка была представлена углем марки 2БР Канско-Ачинского месторождения, среднее значение равновесной влаги которого составляло W~24%. Каждый из образцов обеих выборок с текущим номером М был подвергнут М циклам замораживания/оттаивания, включающим охлаждение образца до минимальной температуры Tmin=-30°С, выдержку на этой температуре в течение 90 мин. и последующее естественное оттаивание до температуры Тmax=+10°С. Далее все образцы подвергались нагреву до температуры 90°С и последующей выдержке при этой температуре в течение 4 часов с одновременным измерением и регистрацией активности акустической эмиссии. Полученные в результате для каждого образца зависимости , представленные на фиг. 2 и фиг. 3, состояли из двух областей I (начальной по времени) и II с повышенными значениями , между которыми располагалась область с пониженным значением . Очевидно, что областям I и II соответствует повышенное дефектообразование. Причем в области I, где действуют относительно малые термонапряжения, дефектообразование связано с разрушением имеющихся в образце исходно слабых (нарушенных) структурных связей. В то же время в начале области II (сдвинутой по времени относительно области I) терморапряжения достигают уровня, сопоставимого с пределом прочности исследуемого угля. В результате в этой области интенсифицируется процесс дефектообразования, в ходе которого термическая стойкость и связанные с ней свойства объекта испытания снижаются практически по экспоненциальному закону вплоть до полного разрушения образца. При этом у изначально менее нарушенного угля уровень в области II выше за счет большего количества нереализованных источников акустической эмиссии, т.е. сохранившихся до этого момента структурных связей. Поэтому, сравнивая у образцов одной выборки уровни в области II, принципиально можно судить о том, какая часть их структурных связей была изначально устойчива настолько, что они разрушились только под действием критических термонапряжений. Чтобы исключить влияние на величину размеров и индивидуальных структурных особенностей конкретного образца, эта величина была пронормирована к безразмерному численному показателю К, характеризующему степень устойчивости угля к циклическому замораживанию и оттаиванию. , где - средняя активность акустической эмиссии в области I на временном интервале 7 (на фиг. 2 и фиг. 3), который начинается после прогрева образца до 30°С и заканчивается достижением им постоянной температуры, a - средняя активность акустической эмиссии в области II на временном интервале 8 (на фиг. 2 и фиг. 3) той же длительности, который начинается при возрастании уровня активности акустической эмиссии до значения, не менее чем в полтора раза превышающего соответствующий уровень фоновых шумов.The proposed method is based on experimentally established laws of thermally stimulated acoustic emission established by the authors during prolonged exposure at a certain temperature (lying in the range (80-90) ± 5 ° С) of brown coal samples of two samples consisting of 10 samples each. The first sample was represented by coal grade 3B of the Azeyskoye deposit, the average value of which equilibrium moisture W was W ~ 10%. The second sample was represented by coal grade 2BR of the Kansk-Achinsk deposit, the average value of the equilibrium moisture of which was W ~ 24%. Each of the samples of both samples with the current number M was subjected to M freeze / thaw cycles, including cooling the sample to a minimum temperature T min = -30 ° C, holding at this temperature for 90 minutes. and subsequent natural thawing to a temperature T max = + 10 ° C. Further, all samples were heated to a temperature of 90 ° C and subsequent exposure at this temperature for 4 hours with simultaneous measurement and recording of activity acoustic emission. The resulting dependencies for each sample shown in FIG. 2 and FIG. 3, consisted of two regions I (initial in time) and II with increased values between which there was an area with a lower value . Obviously, areas I and II correspond to increased defect formation. Moreover, in region I, where relatively small thermal stresses act, defect formation is associated with the destruction of initially weak (broken) structural bonds existing in the sample. At the same time, at the beginning of region II (shifted in time relative to region I), thermal stresses reach a level comparable to the tensile strength of the investigated coal. As a result, the process of defect formation is intensified in this area, during which the thermal resistance and the properties of the test object associated with it decrease almost exponentially until the complete destruction of the sample. Moreover, the level of initially less disturbed coal is in region II above due to a larger number of unrealized sources of acoustic emission, i.e. surviving to this point structural ties. Therefore, comparing the levels of samples of one sample in region II, it is in principle possible to judge how much of their structural bonds were initially so stable that they collapsed only under the influence of critical thermal stresses. To exclude the effect on the value sizes and individual structural features of a particular sample, this value was normalized to a dimensionless numerical indicator K, which characterizes the degree of coal resistance to cyclic freezing and thawing. where - the average activity of acoustic emission in region I at a time interval of 7 (in Fig. 2 and Fig. 3), which begins after heating of the sample to 30 ° C and ends when it reaches a constant temperature, a - the average activity of acoustic emission in region II at a time interval of 8 (in Fig. 2 and Fig. 3) of the same duration that begins when the level of activity of acoustic emission increases to a value not less than one and a half times higher than the corresponding level of background noise.
Построенные по результатам акустоэмиссионных измерений зависимости (фиг. 4 - марка 2БР; фиг. 5 - марка 3Б) изменения коэффициента К в функции от числа М циклов замораживания и естественного оттаивания показали следующее. Выполаживание зависимости К(М) у менее влагонасыщенного (W~10%) и, соответственно, более стойкого к циклическому замораживанию и оттаиванию (морозостойкого) бурого угля марки 3Б Азейского месторождения произошло после 7-го цикла. В свою очередь бурый уголь марки 2БР Канско-Ачинского месторождения с W~24% выдержал только 5 циклов. Из этого следует, что уменьшение К(М) показывает относительный прирост доли структурных связей, затронутых явлением криогенной дезинтеграции, а стабилизация (выполаживание) К(М) показывает, что не затронутые (не ослабленные) морозным воздействием структурные связи в объекте контроля уже практически полностью отсутствуют (условный «ресурс морозостойкости» выработан).The dependences constructed according to the results of acoustic emission measurements (Fig. 4 - brand 2BR; Fig. 5 - brand 3B) changes in the coefficient K as a function of the number M of freezing and natural thawing cycles showed the following. A flattening of the K (M) dependence for less water-saturated (W ~ 10%) and, accordingly, more resistant to cyclic freezing and thawing (frost-resistant) of brown coal of grade 3B of the Azeisk deposit occurred after the 7th cycle. In turn, brown coal of grade 2BR of the Kansk-Achinsk deposit with W ~ 24% withstood only 5 cycles. It follows that a decrease in K (M) shows a relative increase in the share of structural bonds affected by the phenomenon of cryogenic disintegration, and stabilization (flattening) of K (M) shows that the structural bonds in the control object that are not affected (not weakened) by frost exposure are already almost completely absent (conditional “frost resistance resource” worked out).
Сравнивая полученные для различных углей значения соответствующих точек выполаживания зависимости К(М), показывающей количество циклов, после которых в исследуемом угле практически не остается прочных структурных связей, можно проранжировать эти угли по их относительной морозостойкости.Comparing the values obtained for different coals for the corresponding flattening points of the K (M) dependence, which shows the number of cycles after which practically no strong structural bonds remain in the investigated coal, these coals can be ranked by their relative frost resistance.
Для определения степени криогенной дезинтеграции в углях одного типа принимают Kmin (точка выполаживания) за 0, а Kmax (исходный уголь не испытавший морозного воздействия) за 1, тогда можно рассчитать относительную степень S развития криогенной дезинтеграции в угле, у которого К=X, по формуле:To determine the degree of cryogenic disintegration in coals of one type, take K min (flat point) for 0, and K max (initial coal that has not experienced frost exposure) for 1, then we can calculate the relative degree S of the development of cryogenic disintegration in coal, for which K = X , according to the formula:
S=(X-Kmin)/(Kmax-Kmin)S = (XK min ) / (K max -K min )
Учитывая, что при криогенной дезинтеграции исходные структурные связи геоматериала могут как разрушаться, так переходить в категорию «слабых» (для разрушения достаточно непродолжительного низкоамплитудного нагрева), проведено микроскопическое изучение поверхности и рельефа аншлифов-кусков испытуемых углей на оптической видеоустановке, состоящей из микроскопа OLYMPUS 51ВХ, совмещенного с системой видеозахвата и обработки изображений. Установлено, что превалирует именно механизм ослабления структурных связей, а не их разрушения, т.к. значимых изменений удельной трещиноватости углей (до и после каждого цикла их заморозки/оттаивания) не выявлено. Соответственно испытавшие криотермическое воздействие связи разрушаются и становятся источниками акустической эмиссии именно в ходе термоакустоэмиссионного испытания (стадия нагрева), а не на этапе пробоподготовки (стадия заморозки/оттаивания).Considering that during cryogenic disintegration, the initial structural bonds of the geomaterial can both break down and pass into the category of “weak” ones (for breaking short enough low-amplitude heating is enough), a microscopic study of the surface and relief of polished sections of test coals was carried out on an optical video installation consisting of an OLYMPUS 51BX microscope combined with a video capture and image processing system. It was established that it is the mechanism of weakening of structural bonds that prevails, and not their destruction, because significant changes in the specific fracturing of coal (before and after each cycle of their freezing / thawing) were not detected. Accordingly, bonds that have experienced cryothermal effects are destroyed and become sources of acoustic emission precisely during the thermoacoustic emission test (heating stage), and not at the sample preparation stage (freezing / thawing stage).
Реализация способаThe implementation of the method
Способ определения термостойкости углей к их циклическому замораживанию и оттаиванию реализуют следующим образом.A method for determining the heat resistance of coals to their cyclic freezing and thawing is implemented as follows.
В соответствии с требованиями действующих нормативных документов (сейчас ГОСТ 9815) отбирают пробы углей, из которых изготавливают серию образцов в виде призм примерно одинакового между собой объема с длиной ребер 25-35 мм. Каждый из серии образцов с текущим номером М подвергают М циклам замораживания до температуры Tmin=-30°С, выдержки на этой температуре в течение 90 мин и последующего естественного оттаивания до температуры Tmax≈+10°С.In accordance with the requirements of current regulatory documents (now GOST 9815) coal samples are taken, from which a series of samples is made in the form of prisms of approximately the same volume with each other with a rib length of 25-35 mm. Each of a series of samples with the current number M is subjected to M cycles of freezing to a temperature of T min = -30 ° C, holding at this temperature for 90 minutes and subsequent natural thawing to a temperature of T max ≈ + 10 ° C.
Далее каждый из исследуемых образцов угля подвергают термоакустоэмиссионным испытаниям. Для этого образец 1 угля помещают на круговую платформу 2, находящуюся в трубчатой нагревательной печи 3, например, типа Nabertherm RT 50/250/11 (фиг. 1). Образец 1 прижимают к платформе 2 с помощью кварцевого волновода 4, на свободном конце которого закрепляют приемный акустический преобразователь 5, который подключают к акустоэмиссионной измерительной системе 6, например A-Line 32D. Температурный режим испытаний, включающий нагревание образца 1 со скоростью не более 3°С/мин до температуры, лежащей в диапазоне (80-90)±5°С, и последующую выдержку на максимальной температуре в течение не менее 4-х часов, устанавливают с помощью контроллера нагревательной печи 3. Возникающие в образце 1 сигналы термостимулированной акустической эмиссии через кварцевый волновод 4 подают на приемный акустический преобразователь 5 и далее на измерительную систему 6, с помощью которой измеряют и регистрируют активность акустической эмиссии в функции от времени (фиг. 2 и фиг. 3).Next, each of the investigated coal samples is subjected to thermoacoustic emission tests. For this,
На экспериментально полученной зависимости активности термостимулированной акустической эмиссии образца 1 угля выделяют временной интервал 7 неустановившегося температурного режима продолжительностью Т от момента прогрева образца до 30°С и до момента достижения им постоянной рабочей температуры Тр, на которой производится длительная выдержка образца. Затем на указанной зависимости выделяют временной интервал 8 той же продолжительности Т, начинающийся в момент возрастания уровня активности акустической эмиссии до значения, не менее чем в полтора раза, превышающего соответствующий уровень фоновых шумов. В каждом из интервалов 7 и 8 рассчитывают средние значения активности акустической эмиссии, и соответственно. Далее для испытанного образца находят значение коэффициента .On the experimentally obtained activity dependence of the thermally stimulated acoustic emission of
По совокупности результатов определения коэффициентов К всех испытанных образцов строят зависимость коэффициента К в функции от числа М циклов замораживания и естественного оттаивания. По числу этих циклов, при котором происходит выполаживание зависимости К(М), определяют количество циклов замораживания и оттаивания, выдерживаемое углем до перехода на финальную стадию дезинтеграции. Так, для примера на фиг. 4, соответствующего бурому углю 2БР Канско-Ачинского месторождения со средним значением W равновесной влаги W~24%, - это 5 циклов, а для примера на фиг. 5, соответствующего бурому углю 3Б Азейского месторождения с W~10%, - 7 циклов. Сравнивая между собой количество указанных циклов, полученных для разных партий угля, судят об относительной термостойкости каждой из них к влиянию замораживания и оттаивания. Сравнивая величины К у образцов угля одной марки, определяют степень развития криогенной дезинтеграции в каждом из этих образцов. На основе этой информации, зная точки отбора проб, можно составить карту развития процесса криогенной дезинтеграции в местах его складирования - выявить приоритетные участки для проведения соответствующих профилактических мероприятий.Based on the totality of the results of determining the coefficients K of all tested samples, the dependence of the coefficient K as a function of the number M of freezing and natural thawing cycles is built. The number of these cycles, during which the K (M) dependence is flattened, determines the number of freezing and thawing cycles that are held by coal until the transition to the final stage of disintegration. So, for example, in FIG. 4, corresponding to brown coal 2BR of the Kansk-Achinsk deposit with an average value of W of equilibrium moisture W ~ 24%, is 5 cycles, and for an example in FIG. 5, corresponding to brown coal 3B of the Azeisk deposit with W ~ 10%, - 7 cycles. Comparing the number of these cycles obtained for different batches of coal, the relative thermal stability of each of them to the effect of freezing and thawing is judged. Comparing the K values for samples of coal of the same brand, the degree of development of cryogenic disintegration in each of these samples is determined. Based on this information, knowing the sampling points, it is possible to draw up a map of the development of the cryogenic disintegration process in the places of its storage - to identify priority areas for the implementation of relevant preventive measures.
Пример реализации способаAn example implementation of the method
Были исследованы две выборки бурых углей марок 3Б и 2БР со средним значением равновесной влаги W~10% и W~24% соответственно. Каждая из двух выборок состояла из 10 образцов. Образцы были подвергнуты 10 циклам замораживания/оттаивания, включающим охлаждение образцов до температуры Т=-30°С, выдержку при данной температуре в течение 90 мин и последующее оттаивание до температуры Т=+10°С, затем образцы нагревали до температуры Т=90°С и выдерживали при этой температуре 4 часа, одновременно регистрировали активность акустической эмиссии.We studied two samples of brown coals of grades 3B and 2BR with an average value of equilibrium moisture W ~ 10% and W ~ 24%, respectively. Each of the two samples consisted of 10 samples. The samples were subjected to 10 cycles of freezing / thawing, including cooling the samples to a temperature of T = -30 ° C, holding at this temperature for 90 minutes and subsequent thawing to a temperature of T = + 10 ° C, then the samples were heated to a temperature of T = 90 ° C and kept at this temperature for 4 hours, simultaneously recorded activity acoustic emission.
На зарегистрированной термоакустограмме (фиг. 2), соответствующей образцу 3Б, выделяли временной интервал 7 неустановившегося температурного режима продолжительностью Т от момента прогрева образца до 30°С и до момента достижения им постоянной рабочей температуры Тр, при которой производится длительная выдержка образца.On the recorded thermoacoustogram (Fig. 2) corresponding to sample 3B, a
На зарегистрированной термоакустограмме (фиг. 2), соответствующей образцу 3Б, выделяли временной интервал 8, продолжительностью Т, начинающийся в момент возрастания уровня активности акустической эмиссии до значения, не менее чем в полтора раза превышающего соответствующий уровень фоновых шумов.On the recorded thermoacoustogram (Fig. 2) corresponding to sample 3B, a time interval of 8, duration T, starting at the moment of increasing the level of activity of acoustic emission to a value not less than one and a half times the corresponding level of background noise, was allocated.
На зарегистрированной термоакустограмме (фиг. 3), соответствующей образцу 2БР, выделяли временной интервал 7 неустановившегося температурного режима продолжительностью Т от момента прогрева образца до 30°С до момента достижения им постоянной рабочей температуры Тр, при которой производится длительная выдержка образца.On the recorded thermoacoustogram (Fig. 3) corresponding to sample 2BR, a
На зарегистрированной термоакустограмме (фиг. 3), соответствующей образцу 2БР, выделяли временной интервал 8, продолжительностью Т, начинающийся в момент возрастания уровня активности акустической эмиссии до значения, не менее чем в полтора раза превышающего соответствующий уровень фоновых шумов.On the recorded thermoacoustogram (Fig. 3), corresponding to sample 2BR, a time interval of 8, duration T, starting at the moment of increasing the level of activity of acoustic emission to a value not less than one and a half times higher than the corresponding level of background noise, was allocated.
В каждом из интервалов 7 и 8 (фиг. 2 и фиг. 3) рассчитывали средние значения активности акустической эмиссии, и соответственно. Далее рассчитывали значение коэффициента и строили зависимость коэффициента К в функции от числа циклов замораживания/оттаивания для угля марки 2БР (фиг. 4) и для угля марки 3Б (фиг. 5).In each of the
Бурый уголь марки 3Б (W~10%) выдержал 7 циклов до выполаживания зависимости К(М), а уголь марки 2БР (W~24%) - 5 циклов до выполаживания зависимости К(М). Это свидетельствует о большей термостойкости угля марки 3Б по сравнению с углем марки 2БР.Brown coal of grade 3B (W ~ 10%) withstood 7 cycles until the dependence K (M) was flat, and coal of grade 2B (W ~ 24%) lasted 5 cycles until the dependence K (M) was flat. This indicates a greater heat resistance of coal grade 3B compared with coal grade 2BR.
Таким образом, предложенный способ обеспечивает определение термостойкости угля к циклическому замораживанию и оттаиванию за счет учета особенностей и режимов такого влияния на параметры термостимулированной акустической эмиссии в углях.Thus, the proposed method provides a determination of the heat resistance of coal to cyclic freezing and thawing by taking into account the features and modes of such an effect on the parameters of thermally stimulated acoustic emission in coal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147343A RU2644615C1 (en) | 2016-12-02 | 2016-12-02 | Method for determining the thermal resistance of coals to their cyclic freezing and thawing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147343A RU2644615C1 (en) | 2016-12-02 | 2016-12-02 | Method for determining the thermal resistance of coals to their cyclic freezing and thawing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2644615C1 true RU2644615C1 (en) | 2018-02-13 |
Family
ID=61226840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016147343A RU2644615C1 (en) | 2016-12-02 | 2016-12-02 | Method for determining the thermal resistance of coals to their cyclic freezing and thawing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2644615C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109269910A (en) * | 2018-11-16 | 2019-01-25 | 河北建筑工程学院 | Stake and three axis freezing-thawing test device of anchor pole |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4793716A (en) * | 1987-11-18 | 1988-12-27 | Gte Laboratories Incorporated | Thermal shock test apparatus and the method of testing |
RU2380681C1 (en) * | 2008-07-01 | 2010-01-27 | Производственное, научно-исследовательское и проектно-конструкторское учреждение "Венчур" (ПНИПКУ "Венчур") | Method of determining frost resistance of stone |
RU2593441C1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of determining thermal resistance of coals |
-
2016
- 2016-12-02 RU RU2016147343A patent/RU2644615C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4793716A (en) * | 1987-11-18 | 1988-12-27 | Gte Laboratories Incorporated | Thermal shock test apparatus and the method of testing |
RU2380681C1 (en) * | 2008-07-01 | 2010-01-27 | Производственное, научно-исследовательское и проектно-конструкторское учреждение "Венчур" (ПНИПКУ "Венчур") | Method of determining frost resistance of stone |
RU2593441C1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of determining thermal resistance of coals |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109269910A (en) * | 2018-11-16 | 2019-01-25 | 河北建筑工程学院 | Stake and three axis freezing-thawing test device of anchor pole |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Maillet et al. | Real-time evaluation of energy attenuation: A novel approach to acoustic emission analysis for damage monitoring of ceramic matrix composites | |
CN105021473B (en) | A kind of low-temperature cracks scalability characterizes the method with life estimate | |
Plšková et al. | Assessment of ceramic tile frost resistance by means of the frequency inspection method | |
Behnia et al. | Characterization of embrittlement temperature of asphalt materials through implementation of acoustic emission technique | |
RU2644615C1 (en) | Method for determining the thermal resistance of coals to their cyclic freezing and thawing | |
Sun et al. | Thermal modulation of nonlinear ultrasonic wave for concrete damage evaluation | |
Mirsayapov et al. | Bearing capacity of foundations under regime cyclic loading | |
Wang et al. | Interpretation of mechanical behavior of frozen clay through parallel tests of frozen and unfrozen soils | |
RU2593441C1 (en) | Method of determining thermal resistance of coals | |
RU2557288C1 (en) | Method of determining stress in rock mass | |
Liu et al. | Nondestructive testing of porcelain post insulators using active infrared thermography | |
Scapozza et al. | The temperature-and density-dependent acoustic emission response of snow in monoaxial compression tests | |
RU2340887C2 (en) | Dilatometric method of determining frost-resistance of concrete | |
WO2019216224A1 (en) | Method for estimating steel rupture starting point, device for estimating steel rupture starting point, and program for estimating steel rupture starting point | |
Janssen et al. | Impact of frost temperature and moisture content on frost damage to ceramic bricks | |
Kodama et al. | Effect of loading rate on strength and failure process of frozen welded tuff | |
RU2543669C2 (en) | Method for determining concrete grade as to freeze resistance | |
SU855462A1 (en) | Method of determination of non-frozen water in salted frozen soils | |
RU2817261C1 (en) | Method of determining residual life of ceramic and metal materials | |
Scallorn | Freeze-Thaw Resistance Test Mechanics for Dimension Stone: A Study of the Influence of Variant Wetting Procedures during Exposure Cycling on Mechanically Determined Flexural Strength of Stone | |
RU2261327C1 (en) | Method for loaded rock weakening determination | |
Gambino et al. | Temperature-Dependent Strength of Ice-Filled Discontinuities in Frozen and Thawing Rock Masses | |
Narayanan et al. | Automated and Continuous Monitoring of Freeze-Thaw Damage in Concrete Using Embedded Piezoelectric Transducers | |
SU972316A1 (en) | Method of preparing specimen for evaluation of structural damage | |
Sun | Nondestructive evaluation of thermal barrier coatings by optical and thermal imaging methods |