ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поведение сталей при повышенных и пониженных температурах из "Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов Издание 2 " При возде11Ствии высоких температур в условиях напряженного состояния в сталях возникают ползучесть и релаксация, протекающие с различной интенсивностью в зависимости от химического состава стали, ее структуры, внутренних напряжений, температуры и др. Некоторые стали проявляют склонность к нарушению стабильности структуры. [c.9] Обычные методы кратковременных испытаний в условиях повышенных температур не дают возможности выявить действительные механические свойства сталей и не позволяют правильно судить об их прочности и пластичности. В связи с этим, выбирая допускаемые напряжения при высоких температурах, следует учитывать измеиения комплекса механических свойств, т. е. не только изменения предела ирочности, предела текучести, но и длительную прочность и склонность стали к ползучести, релаксации. При определении работоспособности стали в данных условиях необходимо учитывать также и ряд таких факторов, как склонность к тепловой хрупкости, графитизации, старению и пр. [c.9] Ползучестью называют способность стали медленно, непрерывно, пластически деформироваться под действием постоянной нагрузки при высоких температурах. Испытания на ползучесть проводят в специальных электропечах, где образец выдерживают длительное время ири определенной температуре иод действием постоянной нагрузки. Время испытания обычно составляет 2000— 3000 ч, но может быть и больше. При испытании измеряют деформацию образца. По результатам испытаний вычисляют скорость ползучести. [c.9] При небольи1их напряжениях (кривая 1) пластические дефор-мацип с течением времени затухают (рис. 3). При высоких напряжениях (кривая 2) процесс ползучести разделяют на три стадии — I, II и /// аЬ — участок начальной ползучести, которая появляется непосредственно за упругой деформацией образца — скорость пластической деформации изменяется от начального максимального значения до постоянной величины (yn tga) be — участок с постоянной скоростью ползучести (у tg а) d — участок конечной ползучести до момента разрыва в точке d, характеризующийся обычно ростом скорости ползучести. [c.10] Значения предела ползучести для углеродистой стали марки ВСтЗсп приведены в табл. 3. [c.10] П )ибавки молибдена, вольфрама, ванадия в значительной степени повышают предел ползучести. Введение в сталь никеля как аустенитообразующего элемента также вызывает повышение сопротивления ползучести. [c.10] Сопротивление стали ползучести является основным критерием для суждения о теплоустойчивости стали. [c.10] В случаях, когда общая деформация ползучести несущественна, а деталь работает под напряжением при высокой температуре, определяющей величиной для выбора значения допускаемого напряжения является предел длительной прочности. Пределом длительной прочности называют отношение к начальной площади поперечного сечения образца нагрузки, под действием которой образец доводится до разрыва за определенный промежуток времени при заданной температуре. [c.11] Испытание па дл]ггельную прочиость проводят аналогично испытанию па ползучесть с 1011 Л1[шь разницей, что образец доводят до разрушения. Данные испытаний интерпретируются в логариф-мических координатах прямыми линиями Н 1 (рис. 4) это позволяет легко экстраполировать данные на большее время. [c.11] Релаксацией называют самопроизвольное снижение напряжений при высокой температуре в образцах или деталях при их неизменной деформации. Релаксация, например, характерна для болтов или шпилек различных напряженных соединений, пружин предохранительных клапанов, работающих при высокой температуре. [c.11] Явления релаксации и ползучести различаются тем, что при релаксации общая деформация детали постоянна, а напряжение в ней падает, в то время как нрн ползучести напряжение постоянно нри непрерывно нарастающей деформации. [c.11] Разделив выражение (2) на (1), находим — = . [c.12] С течением времени скорость релаксации уменьшается (рис. 5). [c.12] Важным фактором для оценки свойств сталей при их выборе для работы в области высоких температур является стабильность структуры. Нарушение стабильности структуры, в частности, заключается в склонности некоторых сталей к графитизации, межкристаллитной коррозии и тепловой хрупкости. [c.12] С понижением температуры для сталей предел прочности, предел текучести и модуль упругости возрастают относительное удлинение и относительное сужение уменьшаются незначительно, а ударная вязкость резко уменьшается. Явлению падения ударной вязкости (хладноломкости) подвержены как углеродистые, так и легированные стали. [c.14] Для углеродистых сталей характерно скачкообразное изменение ударной вязкости с понижением температуры. Можно выделить три зоны (рис. 6) зону / хрупких изломов при t i-2, зону II рассеяния, где наб подаются и хрупкие и вязкие изломы (в зависимости от марки стали), и зону III вязких изломов нри t Зоне рассеяния соответствует критический интервал температур t который характерен только для углеродистых сталей и лежит в пределах примерно от —10 до —30° С. Критической температурой хладноломкости для углеродистых сталей считают температуру ниже которой наблюдается хрупкий излом, а вьпие KOTopoi i — только вязкий излом. Следует отметить, что с уменьшением содержания углерода критическая температура несколько снижается. В сильной степени на хладноломкость влияют примеси фосфора. [c.14] Изменение ударной вязкости легированных сталей с понижением температуры происходит плавно (рис. 7). За критическую температуру хладноломкости легированных сталей принимают . - мпературу при которой величина ударной вязкости состав-ляе. 60% начального значения при нормальной температуре. [c.14] Вернуться к основной статье