Усталость высокотемпературная малоцикловая

В табл. 1.1 приведены виды повреждений и принципы методов оценки ресурса наиболее повреждаемых узлов теплоэнергетического оборудования. Видно, что значительная часть узлов проявляет склонность к хрупким разрушениям, предупреждение и своевременное выявление которых представляет сложную техническую задачу. Большое число узлов повреждается в результате высокотемпературных процессов (ползучести и высокотемпературной малоцикловой усталости). При оценках остаточного ресурса учитываются критерии трещиностойкости материала. [c.5]

В условиях воздействия длительного стационарного нагружения в базовом режиме эксплуатации и кратковременных нестационарных нагружений в маневренном режиме работы в металле литых конструкций накопление повреждений происходит в результате процессов ползучести и высокотемпературной малоцикловой усталости. [c.40]

Условно диаграмму сопротивления высокотемпературной малоцикловой усталости можно разделить на три зоны [c.48]

Анализ структуры, свойств и характера разрушения диска, а также моделирование разрушения испытаниями на малоцикловую усталость позволили установить, что разрушение диска произошло в результате действия неучтенных расчетом высоких циклических напряжений в сочетании с действием статических нагрузок в зоне концентратора грибка диска в процессе эксплуатации, которые привели к разрушению под действием ползучести и высокотемпературной малоцикловой усталости. [c.48]

В условиях эксплуатации при повышенных температурах большинство материалов, применяемых в энергоустановках, термически нестабильны. Кроме того, применяемые материалы имеют широкую гамму структур в исходном состоянии. В связи с этим при длительной эксплуатации снижение ресурса материала при ползучести и высокотемпературной малоцикловой усталости может произойти за счет падения длительной прочности в результате существенного уменьшения сопротивляемости развитию трещин. Наряду с использованием при оценках ресурса критериев длительной прочности в настоящее время дополнительно разрабатываются критерии трещиностойкости материала (28, 29, 30]. [c.63]

Для анализа условий малоциклового разрушения конструктивного элемента используют кривые усталости е МЛ, приведенные на рис. 3.17. С учетом кривых 2 и 4 (см. рис. 3.13) данные испытаний на малоцикловую усталость (точки о и V на рис. 3.17) для разных зон разрушения модели образуют единую кривую 2 малоцикловой усталости. Это свидетельствует о достаточной точности принятого метода расчета упругопластических деформаций с помощью МКЭ в условиях высокотемпературного малоциклового нагружения. [c.148]

Для элементов ядерных реакторов, работающих при высоких температурах в условиях ползучести, метод расчета на прочность при неупругом анализе основан на принципе суммирования относительных долговечностей в форме, аналогичной уравнению (53) [66]. При этом на основании проведенного большого объема исследований по высокотемпературной малоцикловой механической усталости допустимое значение параметра суммирования долговечностей А о рекомендуется определять по кривой, приведенной на рис. 75, независимо от типа материала. Нетрудно убедиться в совпадении номограмм для выбора допускаемых значений и Лд. [c.175]

В настоящее время одной из важнейших проблем в теплоэнергетике является продление расчетного срока эксплуатаций энергетического оборудования до 200—250 тыс. ч, что связано с необходимостью экстраполяции экспериментальных данных на весьма длительное время. При нестационарных полупиковых и пиковых нагрузках работают энергоблоки мощностью 100, 150 и 200 тыс. кВт, значительная часть которых уже проработала свыше установленного ранее расчетного срока эксплуатации 100 тыс. ч. Поэтому возникает необходимость прогнозирования свойств материала, отражающихся на его работоспособности за длительный период эксплуатации, с применением надежных методов экстраполяции. Они должны быть основаны на современных представлениях о происходящих в металле процессах при высокой температуре, т. е. ползучести и высокотемпературной малоцикловой термомеханической усталости. [c.179]

Общее уравнение кривой высокотемпературной малоцикловой термомеханической усталости имеет вид [c.180]

Учитывая, что в условиях длительной эксплуатации теплоэнергетического оборудования основным процессом в металле является ползучесть, и принимая во внимание однотипность кривых длительной прочности и высокотемпературной малоцикловой усталости, уравнение длительной прочности при наличии составляющей малоциклового нагружения можно представить в виде [c.180]

Результаты, показанные ка рисунке, значительно различаются в зависимости от того, принимали ли в качестве времени до разрушения обш,ее время приложения нагрузки или чистое время приложения напряжений растяжения. В последнем случае время до разрушения приближается к времени до разрушения при ползучести при постоянном напряжении, в частности, образцов, с надрезом. На рис. 5.8 показано, что при циклической ползучести нержавеюш,ей стали 316 время до разрушения, если определять это время суммированием времени приложения напряжений растяжения а , почти не зависит от величины напряжений сжатия 0(. и определяется только напряжениями растяжения. Необходимо отметить, что указанное время до разрушения почти не зависит от амплитуды полной деформации. Кроме того, из представленных результатов следует, что если считать, что напряжения сжатия не оказывают непосредственного влияния на время до разрушения при циклической ползучести, то повреждения ползучести при высокотемпературной малоцикловой усталости с заданной амплитудой деформации (т. е. при испытаниях с циклическим изменением деформации) определяются как [c.136]

Кроме того, можно считать, что зависящее от времени нагружения распространение трещины, наблюдаемое при высокотемпературной малоцикловой усталости, обусловлено ползучестью. Это положение справедливо, так как указанная зависимость обнаруживается и при высокой температуре и в вакууме, когда не происходит деформационного-старения. При анализе распространения трещины на воздухе особое внимание следует обратить на влияние высокотемпературного окисления. Из результатов работы Коффина, приведенных на рис. 6.26, можно заключить, что в случае, когда первоначальная зависимость скорости распространения трещины от числа циклов нагружения при испытаниях в вакууме переходит при испытаниях на воздухе в зависимость от времени нагружения, в определенной степени проявляются промежуточные свойства указанная зависимость не является зависимостью только от времени. [c.215]

ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ МАЛОЦИКЛОВОЙ УСТАЛОСТИ НА ГЛАДКИХ ОБРАЗЦАХ [c.228]

Методика испытаний на высокотемпературную малоцикловую усталость Японским промышленным стандартом не установлена, В прошлом обычно такие испытания осуществляли в условиях знакопеременной деформации с заданным раскрытием трещины 228 [c.228]

Рис. 6.49. Оценка влияния частоты нагружения на высокотемпературную малоцикловую усталость нержавеющей стали 304 с помощью скорректированной по частоте нагружения— усталостной долговечности [60]

Испытания на высокотемпературную малоцикловую усталость с подобным циклом проводят в связи с тем, что условия работы многих агрегатов при высоких температурах при запуске, в процессе устойчивой эксплуатации и при остановке можно представить в виде одного цикла. При этом можно считать, что цикл с выдержкой при постоянной деформации, подобный показанному на рис. 6.54, близок к указанному циклу деформации. Кроме того, в реальных машинах часто основную роль играет термическая усталость, при которой образуется подобный цикл деформаций вследствие циклических изменений температуры. [c.236]

Попытки прогнозировать долговечность при высокотемпературной малоцикловой усталости с учетом выдержки при постоянной деформации осуществляются довольно интенсивно (65, 73— 75], однако до настоящего времени точных методов расчета не разработано. Например, в случае прогнозирования на основе указанного выше правила 10 % с помощью метода общего наклона [см. уравнение (6.19)] в некоторых случаях расчетная величина долговечности оказывается завышенной [66], что приводит к недостаточной надежности конструкции. В случае прогнозирования с помощью закона скорректированной по частоте усталостной долговечности [см. уравнение (6.22)1 принимают [60], выключая и время выдержки, v = 1 ( с + th), однако невозможно объяснить > различие результатов при выдержке при растяжении и выдержке при сжатии или при двусторонней выдержке. [c.238]

Как показано в предыдущем разделе, при испытаниях на высокотемпературную малоцикловую усталость с выдержкой при постоянной деформации наибольшее падение усталостной долговечности наблюдается при выдержке в полуцикле растяжения. [c.239]

Рис. 6.60. Пилообразные циклы деформации. используемые при испытаниях на высокотемпературную малоцикловую усталость и соответствующие петли гистерезиса а — 1 Ь нагружение быстро —

Результаты испытаний на высокотемпературную малоцикловую усталость с пилообразным циклом деформации [79, 80] [c.239]

Для установления характера зависимости сопротивления высокотемпературной малоцикловой усталости от параметров испытания — зависимости долговечности от времени нагружения или [c.240]

Высокотемпературная малоцикловая усталость Высокотемпературная малоцикловая усталость наблюдается при высоких напряжении и деформации, когда число циклов до повреждения Mf составляет <10. Она отличается от случая, когда нагружение проводится при низкой частоте приложения напряжения или деформации, и от случая нагружения с заданной деформацией. Часто проводят испытания на усталость с заданной деформацией при знакопеременном треугольном цикле нагружения. Это обусловлено тем, что термическая усталость, вызывающая серьезные проблемы в реальных деталях Машин и элементах конструкций, является усталостью с заданной деформацией. Кроме того, даже данные, полученные при высокой температуре, соответствуют уравнению Мэнсона — Коффина и получаемые [c.14]

Клиновидные трещины образуются преимущественно в стыках трех зерен, развиваются вдоль одной из границ и связаны с заторможенным межзеренным проскальзыванием. Поперечные границы являются препятствием для распространения трещин, поэтому на начальной стадии процесса разрушения трещины распространяются от одного узла границы до другого. Чаще всего клиновидные трещины образуются при перегревах в паропере-гревательных трубах из стали 12Х18Н12Т, в перлитных сталях в местах затрудненной деформации — там, где имеется сочетание высокотемпературной малоцикловой усталости и ползучести, а [c.13]

Расчетная оценка малоцикловой долговечносга. На базе полученной информации о циклических деформаций в опасной точке детали и кривых малоцикловой усталости оценим долговечность телескопического кольца, используя деформационно- кинетический критерий прочности при постоянных температурах [см. соотношение (1.3)]. Разрушения детали (см. рис. 3.2) в условиях эксплуатации, а также модели при стендовых испытаниях в условиях высокотемпературного малоциклового нагружения имеют преимущественно усталостный характер (наличие сетки мелких трещин, инициирующих магистральное разрушение, без признаков накопления односторонних деформаций), поэтому расчетное критериальное уравнение, описьшающее предельное состояние материала, обусловленное накоплением усталостных повреждений, принимаем в виде [c.144]

Модифицированное параметрическое уравнение долговечности для высокотемпературной малоцикловой усталости, учитывающее влияние температуры (при е = onst), имеет вид [61 ] [c.46]

С другой стороны, как было установлено исследованиями по высокотемпературной малоцикловой и термической усталости, в рассматриваемом интервале температур аустенитные стали типа 18Сг—8Ni являются циклически упрочняющимися, а перлитные и ферритные — циклически разупрочняющимися. При заданной величине стесненной деформации за цикл аустенитные стали часто имеют более высокое сопротивление термической усталости по числу теплосмен до разрушения. Следует также подчеркнуть, что при сравнительной оценке по заданной величине пластической деформации за цикл соотношение между данными по долговечности различных материалов может существенно изменяться. [c.140]

В отличие от условий малоцикловой усталости (см. п. 3), в данном случае частоте циклических напряжений сравнительно высока, знакопеременное напряжение или амплитуда напряжения Оа больше среднего напряжения Кроме того, этот случай характеризует многоцикловую усталость с числом циклов повреждения >10 . Однако часто так назьшают вид нагружения, включающий и малоцикловую усталость. Этот термин также применяют для определения характера разрушения при цикличёскрм 7изме-нении напряжений, включая и явления, описанные в п. 2 и п. 2, а также термическую усталость (см. п. 4). Даже, когда этот термин употребляется в узком смысле, не всегда ясно, в чем сходство и в чем отличие рассматриваемого случая и высокотемпературной малоцикловой усталости, описанной в п. 3. [c.15]

Уравнение (4.81) применяется для - оиределення амплитуды деформации при высокотемпературной малоцикловой усталости, оно не предназначено для расчета концентрации деформаций относительно направленной деформации. Однако можно считать, что при циклической дефор.мации закономерности концентрации напряжений и деформаций ползучести и упруго-пластической деформации по существу не отличаются от соответствующих закономерностей при направленной деформации. Как бы то ни было, рационально определять деформацию с помощью уравнения (4.81) по пересечению кривой циклическое напряжение—деформация с гиперболой е = (5 /о) /С в для случая упруго-пластической деформации. Необходимо обратить внчмание, что при определении номинальной деформации ползучести с использованием изохронных кривых напряжение—деформация, полученных исходя из кривых ползучести при постоянной нагрузке (см. например, рис. 4.7) она часто отличается от деформации, полученной при циклическом напряжении. [c.119]

Такие же изменения структуры наблюдали и при усталости под действием циклической деформации. На рис. 6.2. приведены мик-кроструктуры и дифракционные рентгенограммы в узком пучке, полученные вблизи зоны повреждения образцов из малоуглеродистой стали S15 при испытаниях на высокотемпературную малоцикловую усталость растяжением—сжатием с постоянной деформацией. При 450 °С, и особенно при 500 °С довольно отчетливо наблюдается образование ячеек рентгенограмма в отличие от наблюдаемых при низкой температуре сплошных колец состоит из неоднородных пятен, [c.196]

Рис. 6.16. Изломы образцов из стали 18Сг—l2Ni—Мо (SUS 316) при испытаниях на распространение трещины при высокотемпературной малоцикловой усталости при знакопеременных напряжениях прямоугольного цикла (650 °С, = 170 МН/м , направление распространеиия трещины слева направо) [25] а — г = 0,00167 Гц (0,1 цикл/мин) б — V = 0,0167 Гд (1,0) в V 0,167 Гц (10,0)

А1, 1,2 Ti, Ni — ост.) от частоты нагружения при комнатной температуре в воде. В области высоких частот нагружения (>1 Гц) наблюдается зависимость скорости dlldN от числа циклов нагружения, она такая же, как и на воздухе. В отличие от этого в области низких частот нагружения проявляется зависимость только от времени нагружения наблюдается полностью интеркристал-литное разрушение, т. е. закономерности распространения трещины аналогичны приведенным на рис. 6.27—6.29. Однако рассматриваемый случай — это случай коррозионной усталости, ползучесть не оказывает влияния на кинетику процесса. Ниже описаны результаты исследования на основе нелинейной механики разрушения, приведенного с целью объяснения характерных особенностей распространения трещины при зависящей от времени высокотемпературной малоцикловой усталости с учетом циклического изменения деформации ползучести. [c.215]

Рис. 6.31. Способ определения У-кнтеграла ползучести, характеризующего распространение трещины при зависящей от времени t высокотемпературной малоцикловой усталости при прямоугольном цикле напряжений

Рис. 6.47. Сравнение результатов испытаний на высокотемпературную малоцикловую усталость стали AISI 348 с расчетными кривыми, полученными методом общего наклона Мэнсона н по правилу 10 %

Помимо описанных выше метода общего наклона и правила 10 % для оценки зависимости долговечности от скорости деформации при высокотемпературной малоцикловой усталости Коффин [56, 57] предложил ввести понятие об усталостной долговечности, скорректированной по частоте нагружения. С этой целью второй член уравнения (6.19), т. е. уравнения Мзнсона—Коффина [58, 59] [c.233]

На рис. 6.50 приведены результаты испытаний на высокотемпературную малоцикловую усталость никеля и сплава In onel, применяемого для труб. Если представить результаты в зависимости от скорректированной по частоте нагружения усталостной долговечности, то полученные данные можно разделить на две прямолинейные зависимости не зависящее от частоты нагружения, и зависящее, но с более крутым наклоном. При высокой температуре первая зависимость наблюдается при больших амплитудах деформации, вторая — при малых. В целом рассматриваемая зависимость выражается ломаной линией, причем каждая из прямых имеет собственный наклон [61]. [c.234]

В разделе 6.2.2 рассмотрено влияние высокотемпературного окисления (см. рис. 6.26) на распространение трещины при высокотемпературной малоцикловой усталости. У гладких образцов также наблюдается различие усталостной долговечности при испы-таниях в вакууме и на воздухе. Коффин показал, что это обусловлено влиянием атмосферы в высоком вакууме не обнаруживается такой зависимости от времени нагружения, которую можно было бы объяснить влиянием ползучести. Поэтому зависимость от времени следует рассматривать как результат влияния среды на усталостные характеристики [601. Результаты, иллюстрирующие влияние атмосферы на независимость усталостной долговечности гладких образцов из стали А 286 от частоть нагружения (соответствующие данным рис. 6.26) приведены на рис. 6.51. При испытаниях на высокотемпературную малоцикловую усталость в вакууме или атмосфере инертного газа влияние времени не наблюдается, усталостная прочность почти не отличается от малоцикловой усталостной прочности при комнатной температуре (рис. 6.52). [c.234]

На рис. 6.56 представлены кривые длительной прочности стали 1Сг—1Мо— 0,25V и кривые, характеризующие удлинение при разру- шении. Сталь подвергали термической обработке по двум режимам сталь HD после обычной термообработки (нормализация, отпуск) имела высокую пластичность сталь LD после выдержки при высокой температуре обработки на твердый раствор имела низкую пластичность. Для стали LD с низкой пластичностью получают более высокую длительную прочность. Результаты испытаний на высокотемпературную малоцикловую усталость сталей, термообработанных по обоим режимам, приведены на рис. 6.57 у высокопластичной стали HD усталостная долговечность в отличие от длительной прочности большая, кроме того, у этой стали более медленно снижается долговечность при увеличении времени выдержки. [c.237]

Обобщенные результаты экспериментов, иллюстрирующие влияние выдержки при постоянной деформации на долговечность малолегированных сталей Сг—Мо и Сг—Мо—V при высокотемпературной малоцикловой усталости даны на рис. 6.58. В отличие от результатов испытаний аустенитной нержавеющей стали (см. рис. 6.55) кривые имеют выпуклую форму при увеличении длительности выдержки падение усталостной долговечности ускоряется. Кроме того, влияние выдержки при постоянной деформации по-крайней мере в пределах 100 мин оказывает меньшее влияние на усталостную долговечность ферритной малолегированной стали, чем аустенитной нержавеющей стали. Свойства стали Сг—Мо при высокотемпературной малоцикловой усталости наряду с результатами исследования влияния выдержки при постоянной деформации описаны в сообщении [70] Комитета по пол- [c.237]

В заключение следует отметить, что метод разделения амплитуд деформации является эффективным методом исследования, так как по сравнению с методом прогнозирования усталостной долговечности более ясно устанавливается соотношение усталостного разрушения с характерными особенностями высокотемпературной малоцикловой усталости. К ним относятся схема деформации, симметричность циклической деформации, наличие или отсутствие внутренних скачков деформаций, температура или температурный цикл. Кроме того, этот метод дает возможность )ассматривать влияние атмосферы на прочность материалов. 3 связи с этим указанный метод применяют при разработке новых материалов. [c.244]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...