ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Повреждение оборудования в результате исчерпания длительной прочности из "Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования " Зарождение и развитие разрушения в сталях, применяемых в теплоэнергетике, имеет свои особенности, связанные со структурой и фазовым составом этих сталей. Работа деталей в условиях ползучести вызывает накопление повреждений в процессе эксплуатации. Важно оценивать степень опасности накопления повреждений, с тем чтобы определять допустимый ресурс работы деталей, особенно дорогостоящих, выпускаемых малыми сериями, какими являются детали турбин, паропроводов, арматуры. [c.7] Процессы разрушения и деформирования при ползучести являются термоактивированными кинетическими процессами и происходят одновременно в течение практически всего времени пребывания материала под нагрузкой. Изучение процесса разрушения должно происходить в тесной связи с изучением процессов деформирования при ползучести. Поэтому прежде, чем рассматривать морфологические особенности разрушения, рассмотрим различные температурно-силовые области, в которых в основе процессов ползучести и разрушения лежат разные механизмы, вызывающие кинетические закономерности накопления деформации и несплошностей при ползучести. Этой цели служат так называемые карты механизмов ползучести и разрушения. [c.7] Ползучесть — весьма сложное явление, которое не удается описать на основе единых физических представлений. В зависимости от температурно-силовых условий испытаний реализуются те или иные механизмы деформирования. Точность прогнозирования характеристик жаропрочности в значительной степени зависит от того, ведется ли оно в области действия одних и тех же механизмов деформирования или происходит переход в область другой группы механизмов. В последнее время появились работы, в которых на основании анализа кинетических особенностей ползучести при различных температурно-силовых условиях предложены карты механизмов ползучести некоторых чистых металлов и сталей [1,2]. Построение таких картограмм имеет большое теоретическое и практическое значение для диагностики и прогнозирования жаропрочных свойств металла. В [3,4] представлены карты механизмов ползучести и разрушения для стали 12ХШФ, широко применяемой в теплоэнергетике. [c.7] Для построения таких карт были изучены кинетические закономерности ползучести, дислокационная структура стали и морфология разрушения в области температур ее эксплуатации. Эта область температур является переходной от низкотемпературной к высокотемпературной ползучести. [c.7] Анализ кинетических кривых ползучести с использованием указанных зависимостей позволил авторам провести температурно-силовые границы между областями температур и построить карты механизмов ползучести и разрушения стали 12Х1МФ. Карта механизмов ползучести представлена на рис. 1.1. [c.8] Штриховыми линиями ограничена область температурносиловых условий испытаний или работы, для которых построена карта. Внутри этой области рассматриваются механизмы ползучести. [c.8] При каждой температуре испытаний на карте нанесены значения критических напряжений перехода из области низких в область высоких напряжений, полученные при анализе экспериментальных данных по теориям ползучести. [c.9] Таким путем на карте нанесены две области ползучести, механизмы которых определяются при каждой температуре уровнем напряжений. Соответственно в этих областях есть различия в типе разрушения. [c.9] В области низких напряжений проведена граница между зонами умеренных и высоких температур, которая построена на основании анализа кривых зависимости скорости ползучести от напряжений lg( )- fia) и разделяет зоны с показателем степени в уравнении е = Аа для л=4,5 б и =1,2 3,5. [c.9] Для вьыснения соответствия температурно-силовых областей разных механизмов ползучести и областей структурных и морфологических признаков на карту механизмов ползучести нанесены результаты структурного анализа (рис. 1.2). Из рисунка видно, что каждой области соответствуют характерные структурные признаки, являющиеся следствием действия определенной группы механизмов ползучести. [c.9] Для области вВюоких напряжений (область а) характерно преобладание ячеистой субструктуры и хаотически расположенных дислокаций с большим числом порогов на них. [c.9] Для области умеренных температур и низких напряжений (область б) преобладающим становится развитие процессов поли-гонизации с интенсивной перестройкой клубковых субграниц в сетчатые. [c.9] В области низких напряжений и высоких температур (область в) заметное развитие получают процессы рекристаллизации. [c.9] Для области а карты характерны незначительные структурные изменения, большая деформация при разрушении, смешанный характер разрушения по вязкому типу, клинообразование и вблизи границы области — наличие отдельных пор. [c.10] В области б карты идет трансформация сорбитной составляющей структуры вплotь до феррито-карбидной структуры, разрушение порообразованием. [c.10] В области в происходит полный распад сорбитной составляющей с образованием феррито-карбидной структуры, разрушение идет также порообразованием. В отличие от области б наблюдается некоторый рост зерен. [c.10] Процессы разрушения и деформирования при ползучести взаимно связаны. Немаловажное влияние на развитие деформационных процессов оказывают присутствие в стали и тип образующихся при ползучести несплошностей. Длительная пластичность стали наряду с другими факторами зависит от типа разрушения и механизма ползучести. [c.11] На рис. 1.4 представлены кривые зависимости длительной пластичности образцов из стали 12Х1МФ от параметра Ларсона-Мюллера / Т (С + gr), испытанных при разных температурах. На полученные прямые при каждой температуре была нанесена точка, соответствующая времени до разрушения Ю ч. Проведенная по этим точкам кривая длительной пластичности при равном времени до разрушения имеет С-образный характер с минимальными значениями в области 600 °С. При несколько более низких и более высоких температурах пластичность стали существенно возрастает. [c.11] Повышение длительной пластичности при температуре 640 С и выше не связано со сменой типа разрушения. В этом случае температурно-силовые условия соответствуют области в карты. Высокие температуры и длительность испытаний приводят к заметному развитию рекристаллизации в стали, которая понижает сопротивляемость матрицы деформированию и вызывает рост деформационной способности металла. Кроме того, при движении границ при рекристаллизации происходит залечивание части накопленных не-сплошностей и повышение деформационной способности металла. [c.12] Рассмотрим основные закономерности развития разрушения при ползучести. В условиях эксплуатации, особенно при отклонениях от расчетных режимов работы или в зонах концентраторов напряжений, возможно преждевременное разрушение при воздействии высоких температур или высокого уровня напряжений. В этих случаях действенным методом диагностики причин повреждений является фрактографический и металлографический анализ разрушенной детали. [c.12] Вернуться к основной статье