ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние неоднородного напряженного состояния на сопротивление разрушению при ползучести из "Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования " Главное, вероятно, в решении задач о сопротивлении разрушению образцов с кольцевыми выточками заключается в определении места расположения опасной зоны и учете фактора неоднородности напряженного состояния. Решение первой части этой задачи состоит в исследовании состояния металла в зоне влияния кольцевого надреза. [c.158] В [96] металлографическим и магнитным анализом структуры металла в зоне влияния кольцевого надреза установлено, что наибольшее разрыхление металла и первичные очаги разрушения расположены на некотором расстоянии от поверхности надреза. [c.158] В [93] сделана попытка оценить влияние неоднородности напряженного состояния. Исследование металла после испытаний на длительную прочность показало, что во всех случаях разрушения образцов с кольцевыми надрезами имели межзеренный характер с образованием пор диффузионной природы, причем наибольшая поврежденность наблюдалась в объемах металла, удаленных от вершины подреза на расстояние 0,1—0,02 Гд, где Гд — радиус наименьшего сечения в надрезе. [c.158] В случае неоднородного напряженного состояния, которое имеет место в зоне влияния кольцевого надреза, функция критерия (4.12) должна принимать различные значения для разных координат г (0 г гд) в наименьшем сечении кольцевой выточки. Для образцов, испытанных при 540 и 565 °С, было рассчитано напряженно деформированное состояние в зоне влияния надреза по методу [97] и вычислялась функция Bj для ряда значений (см. рис.4.5). [c.158] Из рис. 4.5 следует, что в минимальном сечении кольцевого надреза образцов, нагруженных различными номинальными напряжениями о-=/ // , характер изменения функции Ву от центра образца (г,=0) к вершине надреза (()=/ь) одинаков и минимум функции BJ отмечается при г= г р О, 93-5-0,95гд. Величина при этих значениях г р максимальна, т.е. в области с координатой г = г р вероятность возникновения и развития хрупкого разрушения наибольшая по сравнению с таковой в соседних объемах металла. [c.158] Результаты расчета [109] показали, что для исследованной геометрии надреза 0,855, далее эквивалентные напряжения вычислялись по формуле типа (4.19). [c.159] Металл реальных деталей энергооборудования часто находится под воздействием неоднородного сложного напряженного состояния. Поэтому для определения долговечности таких деталей необходимо знать коэффициент неоднородности. [c.159] Один из возможных способов определения величины этого коэффициента основан на использовании результатов исследования длительной прочности образцов с концентраторами напряжений или испытаний хотя бы одной детали рассматриваемой серии и сопоставлении ее долговечности с расчетной, полученной с помощью уравнений типа (4.16). [c.160] Первый способ оценки и прогнозирования конструктивной длительной прочности использован для определения долговечности тройников клапана паровпуска турбины К-300-240, изготовленных из той же партии металла стали 15Х1М1Ф, из которой испытаны как гладкие трубчатые образцы — база для оценок коэффициентов уравнения (4.17), так и образцы с концентраторами напряжений в виде кольцевых выточек. [c.160] В табл. 4.1 приведены результаты испытаний образцов с надрезами и рас 1ета напряженного состояния по методу [97]. По величинам сту, а2, ет и сопоставлением времени до разрушения каждого образца с данными расчета по уравнению (4.17) рассчитаны коэффициенты неоднородности напряженного состояния среднее значение 0,828. Это согласуется с приведенной выше оценкой [109]. [c.160] В сечениях патрубков тройника и в зонах их сочленения имело место неоднородное напряженное состояние. Оценочный расчет позволил установить место расположения опасной зоны (подтверждение получено результатами металлографического анализа), вид напряженного состояния (ау=а/ у2=0,56, тз=0) и дать оценки напряжения а. [c.160] Исследование микроструктуры металла опасной зоны показало, что разрушение происходило по механизму парообразования цепочки пор и микротрещины располагались в основном по границам зерен, перпендикулярных действию максимальных растягивающих напряжений. Такому механизму разрушения отвечает уравнение (4.17), с помощью которого проведены все расчеты. [c.161] Один тройник испытан при форсированном режиме (Р=80 МПа и 600 С). Оценкой напряжений в опасном сечении получено 0-1=203,5 МПа, 0-2=101,7 МПа и =189,9 МПа. Время до разрушения Гэксп 2400 ч. Параметр, отражающий влияние вида напряженного состояния т= 1,607. [c.161] Второй тройник испытан при 565 С и Р=72 МПа. В этих условиях в опасном сечении получены следующие оценки главных нормальных напряжений 0-1=184,7 и о-2= 92,2 МПа. Следовательно, о- =172,3 МПа, расчет по формуле (4.15), параметр 7=1,607 и время до разрушения Гзксп=20 000 ч. [c.161] Проиллюстрируем два способа определения долговечности металла элементов энергооборудования на примере тройников рис. 4.6). [c.161] при температуре 7=838 К расчетное время до разрушения г-эксп=20104 ч. [c.162] Конечно, для оценки точности расчета эти результаты обнадеживающие. Однако, их следует рассматривать как предварительную оценку состоятельности уравнения (4.17). [c.162] Повышение достоверности прогноза по второму способу даст увеличение количества стендовых испытаний при форсированном режиме (при сокращенной длительности опытов). [c.162] Определяя долговечность других деталей с неоднородны сложным напр.чженным состоянием, следует параметры кольцевых надрезов подбирать так, чтобы в наименьшем сечениг образца были созданы адекватные условия для проявления эффекта неоднородности напряженного состояния в исследуемы) деталях. [c.162] Вернуться к основной статье