ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оценка ресурса деталей при малоцикловой усталости из "Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования " Повреждаемость многих элементов котлов и деталей турбин зависит от числа циклов (пуски, остановы, переходы с одного уровня мощности на другой). Время до разрушения деталей при числе циклов Л р зависит от деформационной способности сталей, уровня эксплуатационных нагрузок, максимальных температур, длительности нагружения в цикле и т.д. [c.184] Директивными документами (Дополнение к Инструкции по контролю за металлом котлов, турбин и трубопроводов . И 34-70-013-84) предусмотрен контроль оборудования, работающего в режиме глубокого регулирования диспетчерского графика нагрузки, в зависимости от числа его пусков. Объектом такого контроля являются барабаны и гибы необогреваемых труб котлов, корпуса цилиндров, регулирующих и стопорных клапанов турбин, корпуса арматуры, участки трубопроводов и ряд других деталей котлотурбинного оборудования ТЭС. В то же время характерным для несущих элементов этих конструкций являются однократные и повторные местные пластические деформации, приводящие к накоплению малоцикловых повреждений. [c.184] Но это соотношение между т , и и нуждается в корректировке в зависимости от марки и состояния сталей. [c.185] Данные зависимости, установленные для широкого диапазона сталей, позволяют судить о пределе выносливости со средней погрешностью +10%. [c.185] При этом максимальное отклонение расчетного предела выносливости, определенное по этому уравнению, составляет +0,9 и -7,2%, так как a и по своей физической природе являются однородными характеристиками, оценивающими сопротивление разрушению. [c.186] Сопротивление разрушения 5 можно определить косвенны-м путем по формуле = (Тв (1 + , 7 5ч/). Эта формула применима для углеродистых, низколегированных сталей с равномерным поперечным сужением 15%. [c.186] Связь а , с другими механическими характеристиками, определенными при растяжении образцов, и связь между механическими характеристиками и твердостью дают основания ожидать непосредственную связь предела выносливости с характеристиками твердости. [c.186] Таким образом, косвенный метод определения предела выносливости позволяет быстро произвести ориентировочную оценку сопротивления металла разрушению от воздействия циклических нагружений. На основании исследований установлено, что микроструктура стали оказывает влияние на сопротивление малоцикловому разрушению. Наиболее высоким сопротивлением разрушению при циклическом разрушении обладает сталь с аустенитной структурой, менее высоким — сталь с феррито-перлитной структурой и наименьшим — сталь переходного класса (феррито-мартенситная), что объясняется особенностями их микроструктурных составляющих. [c.187] Характер и количество микротрещин, образующихся на поверхности деталей в процессе малоцикловой усталости, различаются в зависимости от вида микроструктуры. Для аустенитной стали характерно довольно большое количество поверхностных микроповреждений в виде ветвистых трещин. Число микроповреждений усталостного характера в стали феррито-перлитного класса несколько меньше, чем в стали аустенитного класса, а сами трещины чаше всего выпрямляются и протяженность их меньше. Микротрешины в структуре отпущенного мартенсита более прямолинейны и перпендикулярны поверхности изделия, что свидетельствует о менее вязком разрушении. Установлено, что влияние структуры металла на различных участках диаграммы усталостного разрушения разное. Основное влияние структуры проявляется на припороговом участке диаграммы усталостного разрушения. [c.187] Одной из основных характерных особенностей крупных деталей энергооборудования (литья турбин и арматуры, барабанов котлов, гибов трубопроводов) является практически неизбежное наличие наружных и внутренних трешиноподобных дефектов, возникаюши)с как в процессе изготовления, так и при эксплуатации. [c.187] Другой особенностью этих деталей является значительный разброс по структуре, особенно в зонах структурной неоднородности, возникающей в процессе сварки, наплавки, пластического деформирования, ионно-плазменной и других видов обработки. Решение задач малоцикловой прочности и ресурса для таких элементов должно производиться с учетом дополнительных напряжений и деформаций в переходных зонах. [c.188] На примере корпусной стали 15Х1М1ФЛ с различными структурными состояния (бейнит, нижний бейнит и феррит + феррито-карбидная смесь) рассмотрим оценку долговечности металла с трещиной в условиях малоцикловой усталости. [c.188] Анализ экспериментальных данных показал, что структура металла в основном влияет на величину коэффициента и, а коэффициент С зависит как от структуры металла, так и от температуры. [c.188] В настоящее время склонность к разрушению феррито-перлитных сталей связывают главным образом со структурой перлита. Источником очага усталостного разрушения в грубопластинчатом перлите является цементит. Как правило, цементит разрушается хрупко без заметных следов пластической деформации. Мелкодисперсный цементит не образует в феррите разрушающих трещин. [c.188] При фиксированных значениях параметров, характеризующих дисперсность феррито-цементитной смеси, основное влияние на характер распространения трещин оказывают размеры колоний и субколоний перлита, определяющие длину прямолинейных участков развития трещины. Чем меньше размер колоний перлита, тем чаще трещины меняют направление своего развития, что приводит к росту затрат энергии на продвижение. Термопластическая обработка приводит к росту усталостной тре-щиностойкости стали. [c.188] Морфология карбидной фазы оказывает существенное влияние на характер развития усталостных трещин. Как правило, разрушению подвергаются лишь крупные карбидные выделения неправильной вытянутой формы. [c.188] Эти факторы способствуют снижению долговечности конструкции, в связи с чем их необходимо учитывать при разработке технологических процессов, а также при оценке прочности. [c.189] Различие в сопротивлении полному малоцикловому разрушению основного металла и металла шва проявляется в критических размерах трещин, возникающих у надреза. Критические размеры трещин для симметричного цикла напряжений у основного металла при числе циклов 4 10 оказываются в 1,3—2 раза больше, чем у металла для ручной и электродуговой сварки. [c.189] Испытания показали, что наложение одноосного растяжения на циклическое кручение приводит к снижению долговечности. Так, например, долговечность образца при чистом кручении Ж=1160 циклов с приложением одноосного растягивающего напряжения величиной 200 МПа срок службы образца уменьшился цо 398 циклов, а при наложении на кручение двухосного растяжения = Оокр = 00 МПа число циклов до разрушения уменьшилось в 116 раз — Л = 10 циклов. [c.189] Целью создания диагностической системы для энергетического оборудования по критерию малоцикловой усталости являются оценка степени исчерпания ресурса и формирование требований к режимам последующей эксплуатации оборудования. [c.189] Вернуться к основной статье