ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние отклонений от заданных температурно-силовых режимов эксплуатации из "Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования " Элементы энергетического оборудования при высоких температурах наряду с ползучестью испытывают циклические температурные нагрузки. Пуски и остановы турбин приводят к возникновению дополнительных (к внешним нагрузкам) напряжений. Возможны иные (планируемые и аварийные) источники нарушения стационарных режимов эксплуатации. Поэтому актуальными стали вопросы оценки прочности конструкций при нестационарных условиях работы материала. Этим объясняется рост числа исследований, посвященных проблеме оценки работоспособности материалов в условиях переменных температурно-силовых режимов эксплуатации оборудования. [c.165] Для упрощения задачи изучения закономерностей накопления пластической деформации и повреждений в одних случаях определяют влияние температурных колебаний, в других при постоянной температуре дискретно меняют нагрузки, наконец, многие исследователи из чают поведение материала при комбинированных изменениях температурно-силовых режимов работы как при одноосном нагружении, так и в условиях сложного напряженного состояния. [c.165] При нестационарных режимах в полной мере проявляется роль деформационной способности материала ускоряется исчерпание пластичности и наступает преждевременное (по сравнению с расчетным) разрушение. [c.166] В [104] исследована сталь 15Х1М1Ф в условиях циклического термического нагружения с предварительным испытанием в условиях ползучести. Объектом исследования была партия металла, испытанного на длительную прочность, для которого получены оценки пределов длительной прочности и пластичности и установлена область пониженной деформационной способности [56]. [c.166] По мере перехода в область существенного снижения длительной пластичности (снижение стационарного напряжения, увеличение ресурса) отмечено отклонение от закона линейного суммирования долговечности (у4 1). Установлено, что зависимость А —/(о) соответствует характеру изменения пластичности при длительном разрыве стали. Минимальная пластичность при стационарном нагружении имела место при межзеренном порообразовании, и соответственно параметр А достигал минимальных значений (А = 0,65), т.е. зарегистрировано наибольшее снижение суммарной долговечности стали 15Х1М1Ф. [c.166] Вероятно, эффект упрочнения от пластической составляющей деформации увеличивает долговечность, а разрыхление материала при пластической деформации способствует снижению сопротивления разрушению. [c.167] Для оценки долговечности жаропрочных сталей в условиях сложного нагружения возможна аналогичная модернизация уравнения типа (3.1), точнее, (3.28), в которой кроме параметров нагружения вводится величина эквивалентных напряжений, определенная [137] по критериям типа (4.10). [c.167] Целесообразность применения уравнения типа (3.1) в условиях сложного температурно-силового нагружения вытекает из кинетической концепции прочности твердых тел. По существу уравнения (4.18) и (4.21)—(4.23) представляют собой различные варианты уравнения типа (3.28), в которых отражены факторы, влияющие на изменение активационных параметров разруще-ния. Разрыхление от пластической составляющей деформации в цикле и накопление повреждений во время вьщержки при максимальной температуре влияют на межатомные силы связи и в конечном итоге — на долговечность металла, рассчитываемую по уравнению (4.16). [c.168] По виду уравнения (4.21) можно предположить, что циклическая составляющая режима испытания способствует изменению как энергии активации за счет интенсивного разрыхления материала, так и активационного объема — коэффициента перенапряжения за счет структурных изменений, развивающихся под действием переменных температурно-силовых факторов. [c.168] Таким образом, рещение задачи определения долговечности в условиях сложного нагружения сводится, во-первых, к правильным качественным оценкам условий службы металла в опасных зонах конструкций и, во-вторых, к учету их влияния на работоспособность металла введением соответствующих параметров в уравнение типа (3.28). [c.168] В связи с увеличением числа пусков и остановов современных турбин актуальным является изучение возможностей мате- риала при настационарных режимах. В этом случае кроме стандартных испытаний по определению характеристик прочности и пластичности при ползучести проводят опыты с перегрузками. [c.168] Например, в [106] изучалось влияние дискретных перегрузок на характеристики жаропрочности стали при длительном разрыве. Чувствительность к нестационариости проявляется при любом ее виде [107], поэтому в [106] исследовано наиболее простое нарушение стационарного режима — ползучесть при ступенчатом нагружении образцов корпусной стали 15Х1М1Ф при 565 °С. [c.168] При 0 =1 имеется линейное суммирование повреждений, при а I линейное суммирование отсутствует, что означает проявление чувствительности к нестационарному нагружению. [c.169] Из рис. 4.7 видно, что проявление чувствительности к нестационарности стали 15Х1М1Ф зависит от деформации ползучести при 0,4% а 1, т.е. проявляется чувствительность к нестационарному нагружению. Из уравнения состояния этой партии металла получено [64], что деформация в экстремальной точке (в конце затухающей стадии) е =0,5%. Следовательно, можно предположить, что чувствительность к нестационарному нагружению начинает оказывать влияние на долговечность на стадии ускоренной ползучести. [c.169] Выще отмечалось, что первые очаги повреждений — микро-поры — появляются на стадии квазиравномерной ползучести. Это подтверждают многие исследования измерения плотности металла образцов стали аустенитного класса, испытанных на длительную прочность. [c.169] На рис. 4.8 иллюстрируется изменение скорости ползучести на разных стадиях испытания, а на рис. 4.9 приведены результаты измерения плотности в соответствующих точках. Сопоставление этих кривых показывает, что до наступления ускоренной ползучести плотность меняется очень мало, переход на ускоренную стадию сопровождается ускорением снижения плотности. [c.169] Приведенные факты подтверждают справедливость высказанного предположения о том, что чувствительность к нестацио-нарности начинает проявляться по мере ускорения процесса накопления повреждений. На стадии затухающей ползучести перегрузки не опасны, однако необходимо иметь в виду, что в реальных условиях имеет место циклическое нагружение, т.е. изменение уровня напряжений может происходить как на затухающей, так и на ускоренной стадии ползучести. Максимальное снижение относительной долговечности близко к 0,6 (а ин на рис. 4.7). [c.170] Аналогичные оценки отклонений от линейного суммирования повреждений получены на той же партии металла в условиях нестационарных испытаний другого типа, где имело место сочетание термоциклирования с ползучестью [104]. [c.170] Вернуться к основной статье