Нагружение длительное термическое

ЧАСТОТА НАГРУЖЕНИЯ (ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА) [c.68]

Картина термической усталости осложняется тем, что для характеристики данного разрушения является существенным не только число циклов, уровень максимальной и минимальной температуры цикла, но и длительность нагружения. Последний фактор имеет тем большее значение, чем выше температура цикла. Поэтому необходимо тщательное изучение и учет всех факторов при анализе разрушения от длительной термической усталости. [c.160]

Важнейшими факторами в формировании предельных повреждений при термоциклическом нагружении являются размах Ае упругопластической деформации в цикле, максимальная температура /так и длительность термического цикла. В зависимости от величин указанных факторов, учитывая циклический характер действия температур и напряжений, в характере термоусталостного разрушения можно обнаружить признаки как усталостного, так и статического разрушения [25, 26, 64]. [c.15]

В то же время известны зависимости, имеющие экстремальный характер. К ним относятся изменение длительной пластичности е, в функции времени до разрушения Хр [59], напряжения сг [34], температуры Т при длительном разрыве с постоянной скоростью деформирования [32] изменение долговечности N по числу циклов до разрушения в зависимости от температуры Т [2 ] и по суммарному времени N% в зависимости от продолжительности цикла Тц [7 ] при длительной термической усталости (рис. 21). Наличие минимумов на приведенных кривых свидетельствует о существовании областей по параметрам длительного статического и термоциклического нагружения, в которых способность материала к накоплению пластических деформаций наиболее ограничена. [c.51]

На примере моделей диска [53] рассмотрим роль формы и длительности термического цикла в образовании предельного состояния. Чисто термоусталостное нагружение осуществлялось путем периодического нагрева-охлаждения периферии модели с выдержкой при максимальной температуре О...19 мин. Проследим режим изменения тангенциальных напряжений (рис. 1.14, а) в связи с характером термоциклического нагружения и процессом упругопластического деформирования (рис. 1.14, б). Нулевой полуцикл нагружения на стадии нагрева осуществляется на этапе О—1 так, что в ободе возникают сжимающие напряжения, а суммарная де- [c.27]

Метод оценки критических условий образования холодных трещин [5.3]. Образцы из основного металла электролитическим путем насыщают водородом и непосредственно после насыщения нагревают по циклу околошовной зоны. По достижении комнатной температуры образцы подвергают статическому нагружению и выдерживают в состоянии нагружения длительное время. Определяют прочность и пластичность разрушенных образцов для ряда термических циклов и концентраций водорода. Критическими условиями считают те, при которых разрушающее напряжение ниже, чем у исследуемого материала в состоянии поставки. Параметрами критических условий служат скорость охлаждения при 300° С и концентрация водорода в образце. Метод не позволяет оценить поведение реальных сварных соединений, поскольку в образцах отсутствует литая зона, т. е. не учитывается взаимодействие между наплавленным металлом и металлом околошовной зоны. Помимо этого, представляется весьма спорным определение критических условий образования трещин путем сопоставления свойств материала в состоянии поставки и после обработки по циклу околошовной зоны. [c.164]

Существующие наработки лопаток около 10000 ч и указанные выще характеристики процесса разрушения лопаток из-за ползучести при термических циклах нагружения в пределах указанной выше наработки после ремонта позволили утверждать, что потеря длительной статической прочности лопаток была связана с повышенными монтажными напряжениями в сечениях, прилегающих к бандажным полкам лопаток. [c.623]

Наиболее распространены и более соответствуют массовым условиям службы деталей конструкций в эксплуатации испытания с заданным размахом нагрузки. Однако имеются практически важные случаи, когда процесс усталостного разрушения определяется условиями постоянства амплитуды деформаций (шатунно-кривошипные механизмы, подкладки рельсовых скреплений, деформация которых ограничена высотой пазухи в железобетонной шпале, термические напряжения в защемленных деталях тепловых агрегатов и др.). Также возможен промежуточный тип нагружения, когда ограничение деформации наступает после более или менее длительной работы при заданном размахе нагрузки, например после появления трещины, или же при непостоянном циклическом режиме, когда имеются ограничители деформаций (например, ограничители деформаций в автомобильных рессорах и др.). [c.18]

Действие повторных термических напряжений лишь в относительно редких случаях имеет самостоятельное значение. Значительно чаще термоциклирование накладывается или перемежается с длительным статическим или другим видом нагружения. [c.160]

Базовая информация, необходимая для оценки усталостных и квазистатических повреждений при термической усталости, может быть получена при испытаниях на длительный статический разрыв и малоцикловую усталость (жесткое нагружение) соответствующей скорости деформирования и частоты в условиях заданного термического цикла. [c.56]

Оценка повреждений с целью проверки справедливости деформационно-кинетических критериев циклического разрушения должна осуществляться с использованием прямых корректно полученных данных базовых экспериментов, причем в общем случае проведение таких экспериментов предусматривается на машинах с обратными связями, обеспечивающих различные режимы программного нагружения и нагрева с погрешностью по каналам сил, деформаций и температур не более 1—2%. При этом в соответствии с результатами испытаний широкого круга конструкционных материалов суммарное накопленное к моменту разрушения (появления трещины) повреждение для случаев малоциклового, длительного циклического изотермического и неизотермического нагружений, а также термической усталости оказывается, как правило, в пределах от 0,5 до 1,5. [c.275]

В связи с этим, по-видимому, более целесообразно для учета частоты термоциклирования, а по существу — влияния длительности термоцикла и, следовательно, взаимного влияния статического повреждения, возникающего в течение каждого цикла, и циклического повреждения, накапливающегося от цикла к циклу, выполнить раздельный расчет этих долей повреждения и установить закон их взаимного влияния, из которого вытекает то или иное правило их суммирования. Этот метод учета частоты нагружения применительно к термической усталости изложен в п. 23. [c.146]

Рис. 92. Графики нестационарного термического нагружения циклами различной длительности

Приводятся современные представления по оценке предельного состояния материалов и элементов конструкций по разрушению на стадии возникновения трещин в связи с формой и длительностью циклов термомеханического нагружения, учитывающие роль знака упругопластической деформации в высокотемпературной части термического цикла на формирование уровня предельных повреждений. [c.421]

Результаты повторных испытаний на длительную прочность после восстановительной термической обработки нанесены на рис. 6-6. Точки, соответствующие разрушению образцов при повторном нагружении, хорошо совпадают с прямой длительной прочностью, полученной по результатам испытания первых девяти образцов в пределах обычного разброса экспериментальных данных. [c.263]

В конструкциях гидротурбин широко применяются литые детали, например литые лопасти поворотнолопастных и цельнолитые рабочие колеса радиально-осевых гидротурбин. Такой метод изготовления сильно нагруженных деталей, особенно из легированных сталей, связан со значительными технологическими затруднениями. Для крупногабаритных отливок необходимо иметь мощные сталеплавильные печи, сложное модельное хозяйство, уникальное термическое оборудование. Трудоемкость и длительность цикла очень большие. [c.33]

Долговечность при термоциклической усталости существенно зависит от частоты изменения температуры, длительности периодов выдержки между очередными теплосменами и прочих факторов. Подробнее эти вопросы будут рассмотрены при оценке влияния процессов ползучести и релаксации напряжений на долговечность материала. Разрушения при термической усталости материалов происходят в диапазоне так называемой малоцикловой усталости. Большинство применяемых в теплоэнергетике конструкционных сталей и жаропрочных сплавов как при термоциклическом, так и при циклическом механическом нагружении разрушается или в них появляются макротрещины через 10 — 10 циклов. [c.7]

Подавляющее большинство элементов энергооборудования работает в условиях сложнонапряженного состояния (объемного для толстостенных и плоского для тонкостенных конструкций), обусловленного в основном внутренним давлением рабочей среды. Напряженное состояние конструктивных элементов сложной конфигурации при теплосменах также в общем случае имеет неодноосный характер. При этом в отличие от напряженного состояния, вызванного внутренним давлением среды с постоянным соотношением главных напряжений, при теплосменах имеет место широкое варьирование соотношения компонент напряжений в зависимости от преобладающего для данного элемента вида термоциклического нагружения (растяжение, сжатие, кручение, изгиб). Для деталей стационарного теплоэнергетического оборудования расчетные условия выбирают на основании длительной их работы в области повышенных температур при ползучести, обусловленной статическими напряжениями от внутреннего давления. Эксплуатация стационарных теплосиловых установок характеризуется относительно невысокими абсолютными рабочими температурами (Тр < 650° С) с небольшим располагаемым градиентом АТ и высокими статическими напряжениями растяжения от внутреннего давления, особенно в зонах концентрации напряжений. Следовательно, термическая усталость металла вместе с ползучестью при- [c.19]

Временная зависимость сопротивления термической усталости может быть обусловлена двумя основными факторами релаксацией термических напряжений при ползучести и исчерпанием общей пластичности металла при длительном нагружении. [c.40]

В подавляющем большинстве случаев хрупких разрушений элементов энергооборудования их нельзя объяснить исчерпанием резервов материала только по сопротивлению ползучести или по сопротивлению усталости. Основные применяемые в расчетах на прочность и долговечность степенные зависимости длительной прочности и термической усталости, имеющие однотипный монотонный характер, устанавливают однозначную связь времени до разрушения или долговечности по числу циклов с силовыми или деформационными параметрами при длительном статическом или термоциклическом нагружении. Эти зависимости не отражают в полной мере влияния всех факторов, действующих на металл в процессе эксплуатации. [c.51]

Методика проведения испытания при комбинированном действии термической усталости и ползучести. Для оценки долговечности материала в случае комбинированного термоциклического и длительного статического нагружения используют принцип суммирования долей повреждаемости при последовательных и попеременных испытаниях тонкостенного трубчатого образца на термическую усталость и ползучесть (табл. 1). [c.61]

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАЛОСТИ И ДЛИТЕЛЬНОМ СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ [c.84]

Для деталей, длительно работающих в диапазоне ползучести, достаточно надежным с точки зрения расчета долговечности является режим комбинированного нагружения с постоянным напряжением и термическим циклом при Т у = Тр . [c.170]

Ниже приведены полученные в результате исследований в ЦНИИТМАШе рекомендуемые уравнения для прогнозирования длительной прочности и термической усталости с учетом всех основных параметров нагружения. Температурно-временная зависимость длительной прочности, которая отражает наиболее реальные микромеханизмы ползучести, имеет следующий вид [34] [c.179]

С учетом специфики работы рассматриваемой детали, процесс циклического деформирования в локальных зонах переходных поверхностей радиусами R и Rg в течение неизо.термического цикра малоциклового нагружения можно описать замкнутой петлей упругопластического деформирования, реализующегося при изменении температуры в диапазоне 150. .. 650 °С. При этом полуцикл растяжения соответствует высоким температурам, полуцикл сжатия - низким. Считаем, что каждому циклу изотермического нагружения длительностью Гц (см. рис. 3.5, а) соответствует цикл изотермического упругоппастического деформирования при максимальной температуре (см. рис. 3.5, в). Кроме того, принимаем, что каждой изотермической диаграмме деформирования в четных (к) и нечетных (к + 1) полуциклах соответствует обобщенная диаграмма циклического деформирования [ 3 ]. Для построения диаграммы циклического деформирования в неизотермических условиях в к-м и (к + 1)-м полуциклах (см. рис. 3.5, б) применяем корректирующие поправки на неизотермичность на этапах нагрева (150. .. 650 С) и охлаждения (650. .. 150 °С) соответственно. [c.137]

При сопоставлении критериев оценки долговечности при длительной термической и высокотемпературной изотермической малоцикловой усталости в жестком режиме нагружения можно выявить определенную общность основных закономерностей сопротивления материалов разрушению в условиях действия длительных циклических нагрузок при высоких температурах. Характерно при этом, что почти все имеющиеся предложения по оценке долговечности основаны на деформационных и частотновременных предпосылках. [c.46]

При анализе условий нагружения следует подвергать тщательной оценке термические условия работы оборудования характер температурного градиента в сечении, теплопередачу, термическое расширение. а также длительность термических нагрузок и их повторяемость. Может оказаться, что локальная концентрация температуры в поверхностном слое настолько высока, что уже в тонком слое она приводит к росту зерна или даже расплавлению материала. В случае деталей больших сечений, нельзя забывать о внутренних напряжениях. Подробного анализа требует геометрическая ( рма работающей детали, состояние рабочих поверхностей, а также наличие геометрических и структурных микронадрезов в приповерхностной области. [c.68]

В работах этого направления показано, что коэффициент цикличности сложным образом зависит от ряда параметров 1 = = iX(e, Гтазс, tu) особенно влияет длительность выдержки и максимальная температура. Существенно, что % (для исследуемых материалов) в малой степени зависит от действующей нагрузки (е), и, следовательно, предельные кривые длительной термической усталости Iga—lg( 4A /) при данном режиме термоциклического нагружения будут параллельны основной кривой длительной статической прочности при Гтах ПО Параметру X. Этот параметр определяют в результате ограниченного объема испытаний на термоусталость при заданных (конкретных) значениях максимальной температуры и длительности выдержки при Гщах- Указанное обстоятельство является основой для обоснования расчетного метода определения термоусталостной прочности при обсуждаемом режиме нагрул е-ния. [c.74]

Один из основных видов коррозионного разрушения газонефтепромыслового оборудовармя — статическая водородная усталость (СВУ), т.е. снижение длительной прочности стали в результате водородного охрупчивания в условиях статического нагружения металла. Предел статической водородной усталости, соответствующий максимальному напряжению, при котором не наблюдается коррозионного растрескивания, зависит от многих взаимосвязанных факторов химического состава, термической обработки и механических свойств стали, уровня приложенных напряжений, количества поглощенного водорода, состояния поверхности и др. Влияние этих факторов не только взаимосвязано, но в некоторых случаях и противоположно. Поэтому нельзя рассматривать предельные напряжения, при которых не происходит сероводородного растрескивания, как абсолютные значения дог скаемыч напряжений. которые могут быть использованы при проектировании оборудования их следует рассматривать как сравнительные величины при сопоставлении стойкости различных металлов. [c.35]

Границы субзерен при активном нагружении также могут являться барьерами для движения дислокаций. Но отдельные дислокации могут выбиваться из стенки, образующей субпрани-цу, другой дислокацией, движущейся в той же плоскости скольжения. Необходимо отметить, что в условиях длительных нагрузок (например, при ползучести) эффективность границ субзерен, как барьеров для распространения скольжения, резко возрастает вследствие относительно высокого сопротивления стенок дислокаций действию термических флуктуаций. Поэтому у металлов и сплавов с развитой полигональной структурой сопротивляемость ползучести повышена. [c.13]

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]

Периодически действующие термические напряжения накладываются на стационарные напряжения, создавая знакопостоянные нагружения [108]. Такое состояние материала можно имитировать дискретным подгружением образцов, испытываемых на длительную прочность при Т = onst, а = onst. [c.171]

Необходимо отметить, что указанные факторы — амплитуда деформации, длительность и максимальная температура цикла — являются основными, но не единственными параметрами, определяющими вид разрушения. Не изменяя в целом вид диаграммы, границы областей, характеризующих разрушения различного вида, можно сдвигать в ту или иную сторону для учета воздействия технологических и экшлуатационных факторов (например, шособа и режима выплавки металла, влияния среды, защитных покрытий). Так, вакуумная выплавка никелевого сплава существенно повышает прочность границ зерен, вследствие чего при одних и тех же условиях нагружения смещается область величин сре, фо Ф 1 в которой разрушение происходит по границам зерен. Наоборот, при активном повреждении границ зерен, например при эксплуатации в газовых средах или при склонности материала к межкристаллитной коррозии, разрушение от термической усталости почти всегда начинается по границам зерен еледовательно, в этом случае уменьшаются области Л и 5 на рис. 58 (по границам зерен развивалось разрушение при нагружении стали 12Х18Н9Т при 750° С тв=1,5 [c.102]

Пример релаксации термических напряжений в жестко закрепленном стержне при его нагреве и выдержке в течение 10,7 мин и схема процесса развития деформаций приведены на рис. 39. Процесс циклического термического нагружения, при котором каждый цикл осуществляется с выДержкой при максимальной температуре, сопровождается процессом циклической ползучести, однако значительно более сложным, чем циклическая ползучесть при изотермическом нагружении. Наиболее существенно то, что в каждом цикле при охлаждении материал деформируется нагрузкой противоположного знака (в рассматриваемом случае — растяжением), которая вызывает пластическую деформацию. Если принять, что процессы развития деформаций ползучести при релаксации напряжений и постоянном напряжении — процессы одного типа, при которых большое значение имеет степень искажения решетки кристаллов, то влияние холодного наклепа, происходящего в каждом цикле термонагру-жения, должно быть значительным. Оно проявляется в уменьшении числа циклов до разрушения (см. тл. III) подобно тому, как при предварительном пластическом деформировании снижаются длительная статическая прочность (время до разрушения) и пластичность. В табл. 12 приведены значения этих характеристик, полученные при испытании сплава ХН77ТЮР по режиму, соответствующему техническим условиям на сплав /=750°С 0=350 МПа. Величина наклепа определялась степенью пластического деформирования образцов [c.103]

Ниже приведены результаты испытаний сплава ХН73МБТЮВД, на примере которых показана возможностБ" использования деформационно-кинетического критерия в случае термической усталости. Испытания проводили по режимам, приведенным выше были получены кривые малоцикловой усталости при изотермическом и неизотермическом нагружении по жесткому режиму, а также кривые термической усталости в циклах раз личной длительности (рис. 73). Эти зависимости необходимы для определения величины в.ходящей в уравнение (5.51). Значение Np принимают из опытов на неизотермическую малоцикловую усталость при жестком режиме нагружения, когда односторонняя деформация отсутствует. [c.131]

Модуль Е определяют также при = х- в уравнение (5 63) входят исходные механические характеристики -фо и Е, а также учтены закономерности изменения пластичности и прочности во времени. Длительность цикла нагружения Тц долж.ча быть задана. Необходимо отметить, что уравнение (5.63) характеризует сопротивление термической усталости лишь при нагружении циклами без выдержки, при максимальной температуре. [c.139]

Влияние частоты нагружения на сопротивление термической усталости (т. е. роль длительности выдержки в цикле при Ь= = тах) оказывается неоднозначным число циклов до разрушения всегда уменьшается с увеличением длительности термоцикла, а суммарное время до разрушения может как уменьшаться, так и возрастать в зависимости от диапазона значений длительности цикла. Для многих материалов время до разрушения принимает минимальное значение при длительности цикла термонагружения ц=Зч-5 мпн. Это объясняется характером процесса циклической релаксации термонапряж ений. Наличие такого термоцикла, который вызывает ускоренное разрушение материала, необходимо учитывать при назначении режимов эксплуатации. Испытания же деталей на термоусталость по такому циклу позволяют сократить время до разрушения и одновременно получить достаточно большое число циклов. [c.189]

Основные параметры режима термомеханического нагруя ения, определяющие специфику малоциклового разрушения — форма и длительность циклов нагруяшния и нагрева, наличие выдержки под нагрузкой в полуциклах сжатия и растяжения, а так ке температурной выдержки при крайних температурах цикла нагрева уровень циклических температур и характер их изменения в связи с циклом механического нагружения сочетание циклов нагрева и нагружения, степень их фазности и др. Основным здесь является тот факт, что независимое циклическое упругопластическое деформирование протекает в каждом цикле при изменяющейся температуре, причем для многих элементов конструкции характерен термоусталостный режим нагружения (рис. 1, Г), реализующийся, как правило, с выдержкой при максимальной температуре. В этом случае циклическое упругопластическое нагружение зависит от параметров термического цикла и поэтому ему свойственно характерное сочетание циклов нагрева и нагружения вида, показанного на рис. 1, В. [c.36]

В испытаниях на термическую усталость с варьируемой жесткостью нагружения [4,5, 10] это связано прежде всего с режимом неизотермического малоциклового нагружения (жесткость нагружения, уровень максимальной температуры цикла, скорость нагрева и охлаждения, длительность выдержки) и определяется различным сопротивлением статическому и циклическому деформированию частей образца, нагретых в разной степени из-за продольного градиента температур, и протеканием реологических процессов на этапе выдержки при высокой температуре [4, 10]. На рис. 4, б показано, что зффект одностороннего накопления деформаций существенно проявляется в характерной для малоцикловой усталости области чисел циклов (до 10 ) и в определенных условиях (большая жесткость нагруяшния — до 240 Т/см и длительная выдержка — до 60 мин), возможно накопление перед разрушением деформаций, близких к величинам статического однократного разрыва (кривые 7,5, 5) при соответствующем времени деформирования в условиях неизотермического нагружения. При этом реализуется смешанный или квазистатический (длительный статический) характер малоциклового разрушения. [c.40]

Анализируются испытания при термоусталости на установках типа Коффин и испытания на длительную циклическую прочность при отсутствии следящей системы с целью воспроизведения условий нагружения, характерных для случая термической усталости. Анализируются результаты испытаний в этих условиях, а также выполняется расчет долговечности с привлечением деформационно-кинетических критериев прочности. Табл. 1, илл. 8, библ. 15 наав. [c.126]

После восстановительной термической обработки образцы были подвергнуты дальнейшему испытанию на длительную прочность. Каждый из них был нагружен первоначальным грузом, хотя сечения образцов были уже несколько меньшими, чем в исходном состояния, вследствие влияния ползучести в течение 659 ч, при первом нагружении. Среднее суммарное время до разрушения образцов второй партии составило 1 514 ч, т. е. среднее время до разрушения увеличилось на 549 ч по соав-нению со средним времедем до разрушения образцов [c.261]

После восстановительной термической обработки образцы опять подвергались испытаниям на длительную прочность под прежней нагрузкой. Напряжение несколько превышало напряжение первого нагружения из-за того, что при первом нагружении площадь поперечного сечения образцов уменьшилась. При напряжениях 20— 22 кГ/жж2 это уменьшение составляло для разных образцов от 0,3 до 3,6%, при напряжении около 2Ъ,ЪкГ1мм оно колебалось в пределах от 2,4 до 6,4%. [c.263]

Программа II — предварительное статическое нагружение образца, вызывающее ползучесть при постоянной температуре и напряжении а, затем испытание на термическую усталость до разрушения в заданном интервале температур — шп-Основным варьируемым параметром при ползучести является относительная длительность т при Т = onst и or = onst, а при термической усталости — стесненная деформация за цикл е при фиксированном значении и переменной величине [c.62]

Рекомендуемый [36 ] обобщенный критерий оценки долговечности при переменных режимах термоциклического и длительного статического нагружения, базирующийся на нелинейном (параболическом) суммировании повреждений от термической усталости и ползучести при = onst [см. уравнение (38) ], [c.171]

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]

Образование ff-фазы под влиянием напряжений наблюдали многократно, это выделение является логическим результатом термической стабилизации структуры сплава. Показано, что приложенное напряжение действительно вызывало образование (У-фазы в сплаве IN—100 [1]. У образцов склонного к выделению (У-фазы сплава IN O—713С, испытанных на длительную прочность, в уменьшенном поперечном сечении обнаружено большее количество выделений (У-фазы, чем в сечении не-нагруженной резьбовой части [12]. Аналогичные явления были продемонстрированы и в лаборатории автора данной главы. [c.286]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...