Усталость коррозионная термическая

Развитие трещин, характерных для коррозионно-термической усталости,внутр°нн°ч поверхности, протяженность [c.17]

В ряде случаев возникновение и развитие повреждений определяется коррозионно-термической и коррозионно-малоцикловой усталостью, каждая из которых проявляется наиболее эффективно в разные периоды эксплуатации. Явление малоцикловой усталости более характерно для режимов пуска и останова установки, в то время как термическая усталость имеет место также и при стационарных режимах работы. [c.20]

Надо отметить, что в этих опытах величина механической нагрузки была слишком незначительной (2,2—3,8 кгс/мм ) и не могла существенно повлиять на долговечность и характер разрушения материала. Трещины в трубах имели усталостный характер и определялись термическими напряжениями. Обнаруженное снижение величины критической деформации при образовании трещин на внешней поверхности труб объясняется явлением коррозионно-термической усталости. [c.27]

Оборудование и метод испытания на термическую усталость в различных окружающих средах. Для массовых исследований коррозионно-термической усталости (процессов возникновения и развития термоусталостных трещин) необходимо универсальное испытательное оборудование, позволяющее производить теплосмены с охлаждением в различных окислительных, нейтральных, восстановительных средах. Оригинальная герметизированная автоматически действующая установка с расположенными вне рабочего объема нагревательными элементами и системой электромагнитного привода позволяет одновременно испытывать большое число образцов и использовать в качестве охлаждающего агента самые разнообразные вещества (жидкие металлические расплавы, соли, масла, воду, эмульсии и т. п.). Установка выполнена в двух вариантах по способу нагрева и охлаждения образцов (газ—жидкость и жидкость—жидкость). [c.62]

На рис. 59, а и б представлены фотографии типичных трещин термической усталости при охлаждении в воде. Результаты испытаний аустенитных и перлитных сталей на термическую усталость в окислительной среде (коррозионно-термическая усталость) свидетельствуют об общих закономерностях появления и развития повреждений. [c.129]

Таким образом, в зависимости от максимальной температуры испытания существуют две характерные области повреждаемости материалов при коррозионно-термической усталости. До температур, соответствующих максимальному значению коэффициента К, окислительная среда ускоряет образование трещин и интенсифицирует ее распространение. При более высоких температурах окислительная среда, ускоряя образование трещин, замедляет интенсивность их роста и изменяет вид (см. рис. 59). [c.131]

Из установленных закономерностей коррозионно-термической усталости следует вывод о том, что сравнение характеристик сопротивления термической усталости различных сталей в окислительной среде необходимо производить в сходственных температурных интервалах. [c.131]

МЕХАНИЗМ КОРРОЗИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАЛОСТИ [c.131]

Таким образом, по результатам испытаний вода, являясь активным окислителем, препятствующим исчезновению микродефектов, во всех случаях ускоряет возникновение микротрещин в начальной стадии процесса коррозионно-термической усталости и в этом отношении ее воздействие сходно с воздействием при коррозионно-механической усталости. [c.132]

Рис. 61. Схемы образования трещин в случае коррозионно-термической усталости при различном уровне термических напряжений

Рис. 62. Трещины коррозионно-термической усталости при одновременном действии внутреннего давления а — наружная поверхность 6 — внутренняя поверхность

В случае коррозионно-термической усталости необходимо дополнительно экспериментально находить зависимость показателя интенсивности роста трещины от максимальной температуры цикла К = f (Т п.ах) для установления наиболее опасного интервала температур, при котором величина К достигает наибольшего значения. Так как для применяемых в теплоэнергетике теплоустойчивых и жаропрочных сталей максимальные значения показателя К имеют место при температурах, близких к рабочим, то выбрать величину К при расчете в первом приближении можно с использованием следующего приближенного корреляционного соотношения, описывающего зависимость интенсивности распространения трещин термической усталости различных материалов от сочетания теплофизических характеристик (см. рис. 64) [c.169]

Переменное нагружение Трещины металлической усталости трещины термической усталости трещины коррозионной усталости трещины контактной усталости [c.159]

Развитие усталостных трещин происходит по механизмам термической, коррозионно-усталостной и механической циклической усталости. Повреждения термической усталости образуются на внутренней поверхности сварных соединений трубных элементов в виде сетчатого растрескивания и/или продольных и радиальных трещин с многочисленными ответвлениями. [c.101]

Причиной наводороживания может служить переход от устойчивого пузырькового к нестабильному пленочному кипению с колебаниями температуры стенки 100—200° С. Периодически происходит кавитационное схлопывание пузырьков. На внутренней поверхности трубы нарушается сплошность оксидных пленок из-за растрескивания и кавитационного износа и развивается коррозионный процесс. Кислород воды расходуется на окисление металла, а водород поступает в металл. Одновременно может развиваться процесс коррозионно-термической усталости. [c.245]

На основании металлографических исследований строения трещин в образцах, подверженных испытаниям на термическую усталость, коррозионно-усталостным испытаниям, и металла образцов из поврежденных барабанов котлов высокого давления в 127] делаются выводы о преобладающей роли коррозионного процесса и об идентичности механизма образования трещин в барабанах и гибах водоопускных труб. [c.268]

При коррозионно-термической усталости одновременно происходят два процесса многократное знакопеременное [c.7]

В современных же агрегатах значительная часть деталей подвергается длительным статическим нагрузкам при повышенных температурах или повторным нагрузкам (в том числе и знакопеременным) при нормальных и повышенных температурах или же работает в условиях воздействия на них агрессивных сред, резких тепловых ударов или радиоактивного излучения. Для изготовления таких деталей требуются высокопрочные, жаропрочные, кислотоупорные металлические и неметаллические материалы стали, сплавы, пластические массы, обладающие повышенными специальными свойствами (пределом прочности, длительной прочностью, пределом ползучести, пределом выносливости, сопротивлением термической усталости, коррозионной стойкостью и Т.Д.). [c.245]

Влияние рабочей среды (пара или воды) приводит к снижению предела усталости (коррозионная усталость), особенно сильному при применении термической обработки на низкую прочность, например отжига (табл. 20). [c.701]

Для снятия остаточных напряжений в деталях из сталей и сплавов с целью повышения эксплуатационных свойств (сопротивления усталости, коррозионного растрескивания под напряжением и др.) применяется объемная термическая обработка в виде отжига или высокого отпуска. [c.257]

Механическая или термическая усталость Коррозионно-механическая усталость Дефекты производства Прочие [c.472]

Коррозионная усталость часто бывает причиной неожиданного разрушения вибрирующих металлических конструкций, рассчитанных на надежную работу в воздушной среде при нагрузках ниже предела выносливости. Например, неточно центрированный вал гребного винта на судне будет нормально работать до тех пор, пока не появится течь и участок вала, выдерживающий максимальные знакопеременные нагрузки, не окажется в морской воде. Тогда в течение нескольких дней могут образоваться трещины, из-за которых вал быстро разрушится. Стальные штанги насосов для откачки нефти из буровых скважин имеют ограниченный срок службы ввиду коррозионной усталости, возникающей в буровых водах. Несмотря на применение высокопрочных среднелегированных сталей и увеличение толщины штанг, разрушения этого типа приносят миллионные убытки нефтяной промышленности. Металлические тросы также нередко разрушаются вследствие коррозионной усталости. Трубы, по которым подаются пар или горячие жидкости, могут разрушаться подобным образом, вследствие периодического расширения и сжатия (термические колебания). [c.157]

Термическая обработка не повышает стойкость к коррозионной усталости ни углеродистых, ни среднелегированных сталей остаточные напряжения вредны. [c.159]

Результаты прямых измерений глубины коррозии труб с защитным покрытием и без покрытия после эксплуатации различной продолжительности в паровых котлах, работающих на сернистом мазуте, приведены в табл. 14.1 [2]. Как видно из приведенных в ней данных, коррозия хромированных труб значительно (в некоторых случаях в десятки раз) меньше, чем незащищенных труб. Скорость коррозии увеличивается при повышении температуры и кроме того зависит от других факторов. Большая скорость коррозии труб в НРЧ, чем в ППВД, вызвана периодическим разрушением оксидного слоя из-за многократных колебаний температуры металла, обусловленного пульсацией горения. Возникающие вследствие этого термические напряжения в поверхностном слое труб являются причиной другого вида их повреждений— образования трещин коррозионно-термической усталости. Расчеты показывают, что за 6350 ч работы труб в НРЧ количество циклов колебания термических напряжений более 10. Однако образование термоусталостных трещин происходит только в нехромированных трубах. Их глубина весьма значительна (см. табл. 14.1) и увеличивается с увеличением продолжительности эксплуатации. В то же время на хромированных трубах термоусталостных трещин не образуется даже после 13 600 ч. Металлографическим анализом установлено, что в трещины не превращаются и микроде- [c.243]

На основании первых анализов термоусталостных повреждений элементов котлотурбинного оборудования и результатов лабораторных испытаний на термическую усталость образцов из перлитных и аустенитных сталей было определено, что в перлитных сталях, работающих в воде или водяном паре, термоусталостные трещины имеют полостевидную форму с округлыми окончаниями и характерными признаками коррозии, в то время как в сталях с аустенитнои структурой образуются тонкие и глубокие, чаще всего транскристаллитные острые трещины. Различия в форме термоусталостных трещин были объяснены характерной особенностью ферритно-перлитной и аустенитной структур и главным образом различием комплекса теплофизических характеристик стали с а- и -у-решеткой. В результате изучения характера трещин коррозионно-термической усталости в широком диапазоне температур были выявлены новые закономерности и показано, что Б зависимости от условий испытаний может иметь место та или иная форма трещин как в аустенитной, так и в перлитной стали. [c.129]

Разрушение металла в окислительных условиях определяется в основном двумя факторами знакопеременными термическими напряжениями и воздействием окружающей среды. При коррозионно-термической усталости одновременно происходит два процесса многократное знакопеременное пластическое деформирова- [c.131]

Следующей стадией повреждений при коррозионно-термической усталости является распространение образовавшейся микротрещины. При большом уровне термических напряжений появляются транскристаллитные трещины, которые постепенно округляются за счет интенсивного окисления краев. Предшествующая пластическая деформация, как известно, увеличивает скорость коррозии, Соответствено скорость распространения трещины вглубь замедляется в результате притупления конца трещины. [c.133]

В частности, для изготовления пароперегревателей мощных котельных агрегатов вместо стали 12Н18Н12Т целесообразно использовать сталь Х16Н9М2 с лучшими характеристиками длительной пластичности, технологичности [43] сопротивления термической усталости и длительной коррозионно-термической усталости [401. Высокая эксплуатационная надежность стали Х16Н9М2, в том числе при переменных режимах нагружения, подтверждена опытом ее использования в теплоэнергетике. [c.185]

Как видно из рис. 5.46, высокая скорость (в интервале 10 ... 10 м/цикл) роста термоусталостных трещин для стали 10ГН2МФА выявляется при весьма низких значениях АК = 2,6 4,2 МПа Vm. Влияние импульсной запрессовки проявляется в резком (до трех раз) увеличении скорости роста термоусталостных трещин. При этом в условиях коррозионно-термической усталости и по сравнению с испытаниями на воздухе при 20 С наблюдается увеличение скорости роста трещины на два порядка. [c.267]

От обычной коррозионной усталости, возникающей при высокочастотном нагруячении металла (более 50—100 циклов в минуту, а всего до разрушения — более Ю циклов), отличают так называемую малоцикловую коррозионную усталость, обусловленную низкой частотой (до 50 циклов в минуту) и высокой интенсивностью циклических напряжений, близких к пределу текучести или превышающих его. При этом полное разрушение наступает, как правило, при числе циклов менее 5-10-. Малоцикловые нагрузки возникают, например, при пусках, остановах, гидроиспытаниях котлов, аварийных выходах их из работы при разуплотнении пароводяного тракта, но могут возникать также при работе под нагрузкой. Циклическое нагружение котельных элементов при рабочих параметрах в большинстве случаев вызывается изменениями их температуры, а коррозионное поражение металла в этих условиях связано с процессом коррозионно-термической усталости. Следует учитывать также, что циклические нагрузки накладываются на действующие растягивающие напряжения от рабочего давления среды и что многие котельные элементы подвержены комбинированному (механическому и термическому) циклическому нагружению. [c.28]

Из приведенных материалов следует, что процессы на-водороживания и хрупких (второго типа) разрушений металла экранных труб протекают на фоне циклических колебаний температуры, связанных с поведением рабочей среды. Менее значительные измепепия температуры металла возможны и за счет действия пульсаций топочного факела. Поэтому при рассмотрении механизма хрупких повреждений экранных труб следует учитывать наряду с паводороживанием также и процессы коррозионно-термической усталости (см. 2.4). [c.77]

Циклическое нагружение металла экранных труб в процессе их эксплуатации связано в основном именно с изменением температуры металла, так что в качестве совокупного с водородным охрупчиванием процесса разрушения следует рассматривать не коррозионную усталость вообще, а процесс коррозионно-термической усталости (см. 2.2). Выше отмечалось, что воздействие на металл коррозионной среды определяется скоростью ее миграции к вершине трещины и далее в зону предразру-шения, чем облегчаются перестройка и разрыв межатомных связей. Чем большая часть зоны предразрушения подвергается действию проникающих элементов среды, 86 [c.86]

Усталостное нагружение (н при отсутствии наводороживання) является интенсивно охрупчивающим фактором. Опасность усталостного нагружения по сравнению со статическим заключается в существенно более низком разрушающем напряжении (обычно — до половины статической прочности и ниже) и внезапности хрупкого повреждения. Для сталей с пределом прочности Ов, равным uUU— 1500 МПа, предел усталости составляет всего 0,35 Ов [80]. Тяжелые условия работы мета.яла экранных труб, расположенных в зонах максимальных тепловых нагрузок, связаны, как было показано, с возможностью одновременного и совокупного действия коррозионно-термической усталости и наводороживання. При этом термоциклическое нагружение мол<ет вызываться как нарушением нормального режима кипения, так и флуктуациями топочного факе- [c.88]

Выше показано, что предел усталости стали существенно (в 2—3 раза) ниже ее предела прочности п что совместное действие наводороживания и коррозионно-термической усталости приводит к быстрому хрупкому разрушению теплонапрялсенных экранных труб барабанных котлов СВД. Однако действующими нормативными материалами учет усталостного нагружения парогенерирующих труб котлов не предусматривается. В нормах расчета на прочность рекомендуется производить поверочный расчет на 90 [c.90]

Гнутые участки труб пароперегревателей в зонах повышенных напряжений повреждаются в результате протекания процессов коррозионно-термической усталости. Примеры таких повреждений потолочных пароперегревателей котлов ТП-100 представлены на рис. 2.4 ,а, б, характерный вид поперечного сечения труб в зоне повреждения — на рис. 2.41,8, типичные характер развития трещин и структура прилегающего к ним. металла — на рнс. 2.41,г—е. Параллельно разрывам (рис. 2.41,0, б) на внутренней поверхности поврежденных труб имеется множество других трещин, распространяющихся изнутри к наружной поверхности на глубину до по..- овины стсики и более. Увеличения диаметра труб вблизи разрушений не наблюдается, отложения отсутствуют, структура металла, как правило, нормальная (феррит-Ьперлит— рис. 2.41,г, д), в редких случаях имеются признаки перегрева (рис. 2.41,е). Представленная на рнс. 2.41,6 сквозная трещина распространяется вдоль нейтральной образующей гиба на длину 54 мм с максимальным раскрытием 3,5 мм, причем с внутренней поверхности протяженность трещины значительно больше. Все трещины заполнены продуктами коррозии, имеют характерную полостсвпдную форму с округлыми окончаниями и пережимами (рнс. 2.41,г—е), что наряду с другими приведенными особенностями разрушении свидетельствует о протекании процессов коррозионно-терм1н еской усталости. [c.104]

Наиболее распространенной причиной образования трещин в камерах и коллекторах котлов является протекание процессов коррозионно-термической усталости в результате попадания относительно холодной воды на нагретую поверхность металла. Трещины обычно обнаруживаются в местах ввода впрыска для регулирования температуры перегретого пара, отвода дренажных линий, воздушнир ов предохранительных клапанов. Так, на котлах ТН-100 после 20—23 тыс. ч работы в зоне впрыскивающего устройства в коллекторе промелчуточного пароохладителя Оыли обнаружены трещины длиной от 36 до 120 мм большой глубины, вплоть до сквозных. Они развивались с внутренней поверхности в местах кромки отверстия под защитную рубашку трубопровода подвода впрыскиваемой воды. Резьбовое соединение этого трубопровода с корпусом диффузора не обеспечивало требуемой плотности. При попадании воды на стенку коллектора возникали температурные колебания в 150—300 °С, вызывавшие образование трещин в результате интенсивной коррозионно-термиче-ской усталости. [c.116]

Некоторые конструктивные факторы. Выше (см. 2.2— 2.6) уже обращалось внимание на важную роль конструктивных факторов в борьбе с внутрикотловой коррозией. Так, коррозионное растрескивание металла барабанов, изготовленных из сталей 22К и 16ГНМ, в большинстве случаев удавалось предотвращать за счет закругления кромок трубных отверстий, установки защитных рубашек на вводах в барабан относительно холодных (или горячих) потоков, устройства парового (водяного) разогрева барабанов, повышения толщины стенки на 15—20 мм и уменьшения внутреннего диаметра с 1800 до 1600 мм (барабаны из стали 16ГНМА). Предупреждение повреждений гнутых участков необогреваемых труб в результате коррозионной усталости потребовало обеспечения дренируемости этих участков, уменьшения овальности гибов и повышения их толщины. Одним из определяющих условий предотвращения стояночной коррозии внутренней поверхности пароперегревателей и экономайзеров является возможность их опорожнения при простоях котлов. Повреждений камер и коллекторов из-за коррозионно-термической усталости во многих случаях удается избежать предупреждением попадания сравнительно холодного потока на горячую поверхность металла. Нередко удавалось существенно ослабить или прекратить внутреннюю коррозию под напряжением различных узлов, труб, штуцеров за счет снятия дополнительных механических и термических нагрузок, вызываемых защемлением котельных элементов, отсутствием свободы их перемещений при изменении температуры, концентрацией напряжений в неудачно выполненных сварочных и других соединениях. [c.222]

Применение сварки с регулированием термических циклов сопутствующим охлаждением повышает длительную прочность сварных соединений (рис. 2.10), стойкость к развитию термодиффузионной структурной неоднородности, термической усталости и прочность в коррозионных средах (рис. 2.11). В частности, установлено, что сварка с принудительным охлаждением приводит к снижению разности электродных потенциалов металла шва и околошовной зоны примерно в 2-3 раза, что повышает в 2-3 раза коррозионномеханическую прочность такого сварного соединения по сравнению с соединениями, выполненными с предварительным подогревом. [c.104]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...