Трещины — Зарождение и развитие при эксплуатации

Технические условия на химические аппараты 216 Технический проект 17 Технологичность сварных конструкций 17 Типизация металлоконструкций 6 Титан — Применение в химической аппаратуре 218 Толщина стенок сосудов — Добавка на коррозию 181 Точность, размеров при изготовлении станин 266 Точность сборки под сварку 26 Трещины — Зарождение и развитие при эксплуатации 98 Трещины горячие 59 [c.374]

Таким образом, проведенные исследования позволили отклонить предположения о разрушении металла коллектора в результате снижения малоцикловой прочности или коррозионного растрескивания. Необходимо подчеркнуть, что и по другим характеристикам, таким, как хрупкая прочность, сопротивление усталостным разрушениям на стадии зарождения и развития трещин на воздухе и в коррозионной среде, были подтверждены высокие показатели, при которых преждевременное разрушение коллектора не должно было бы произойти. Вместе с тем, эксперименты по замедленному деформированию (растяжение гладких образцов с малой скоростью деформирования) в коррозионной среде показали, что при составе среды, соответствующей отклонениям, имевшим место в процессе эксплуатации разрушившихся коллекторов (низкий водородный показатель pH, присутствие кислорода), может происходить значительное снижение пластичности стали, причем тем большее, чем ниже скорость деформирования. Такая закономерность соответствует зависимости критической деформации от скорости деформирования в условиях ползучести материала (см. гл. 3). Данное обстоятельство привело к необходимости изучения возможных временных процессов деформирования материала коллектора при стационарном нагружении. Выполненные эксперименты, ре-з льтаты которых будут представлены ниже, показали, что [c.328]

Длительность среднего полета вертолета Ми-6 составляет около 1,6 ч. Поэтому развитие трещин происходило в течение 160, 224 и 256 ч для наработок после последнего ремонта 875,511 и 353 ч соответственно. Представленные оценки свидетельствуют о необходимости дополнительного периодического контроля ЗК в эксплуатации в межремонтный период. Их достоверность была подтверждена следующим фактом. При исследовании процесса зарождения трещин в ЗК с минимальной наработкой после последнего ремонта было доказано, что в зоне выкрошившегося шлица при ремонте была пропущена уже имевшая место небольшая по глубине трещина. В технологии ремонта допускалась эксплуатация ЗК с удаленной частью шлица, в котором отмечено возникновение усталостного выкрашивания. Опыт эксплуатации показал, что в этом случае, если нет трещины от шлиц в тело ЗК, дальнейшая эксплуатация ЗК является безопасной, так как возникает повреждение одного из следующих шлиц без разрушения самого ЗК и без нарушения его функционирования. Применительно к ЗК с наработкой после ремонта 353 ч, короткая трещина, зародившаяся от поверхности шлиц в тело ЗК, уже имелась, и с ней оно поступило в эксплуатацию. Из сопоставления оценки длительности роста трещины (256 ч) и наработки в эксплуатации после ремонта (353 ч) очевидно, что эти величины близки. Вместе с тем имеющиеся расхождения могут быть использованы для оценки длительности задержки трещины при ее переори- [c.692]

Допустимый срок эксплуатации элементов энергооборудования, например трубопроводов, определяет степень поврежден-ности. Процесс зарождения и накопления повреждений начинается с ранних стадий ползучести. Однако на затухающей стадии появляются только единичные дефекты, которые не представляют опасности для эксплуатации. Заметное усиление процесса зарождения и развития повреждений происходит на ускоренной стадии ползучести, при этом закономерности роста повреждений определяются индивидуальными особенностями материала в одних случаях происходит постепенное накопление дефектов (см., например, рис. 3.22, кривая 2), в других заметные очаги повреждений появляются при исчерпании ресурса на 80—90% и с очень интенсивным развитием повреждений вплоть до образования магистральных трещин (рис. 3.22, кривая 7), в этом случае любыми методами трудно установить предельно допустимую поврежденность, не представляющую опасность и для дальнейшей эксплуатации. [c.97]

Мы привели все эти рассуждения для того, чтобы предостеречь от переоценки возможностей предотвращения локальных разрушений путем резкого повышения концентрации сварочного нагрева. Да, действительно при электроннолучевой сварке ширина участка перегрева околошовной зоны минимальна. Ее нельзя сравнить с зоной термического влияния электрошлаковой сварки. Но нельзя забывать, что повышение концентрации сварочного нагрева означает и повышение концентрации сварочных напряжений. Следовательно, сокращение времени нахождения аустенита в области температур перегрева уменьшает лишь ширину участка перегрева, но вовсе не предотвращает протекания необратимых явлений в этом участке. Иными словами, уменьшение ширины участка перегрева может локализовать зону зарождения и развития межзеренных трещин в процессе эксплуатации сварного соединения, но не может полностью исключить образование этих трещин. [c.364]

Если исключить из рассмотрения выходы из строя машин и конструкций вследствие резких нерасчетных перегрузок, природных воздействий, не поддающихся контролю, грубых ошибок при проектировании или эксплуатации или неблагоприятного сочетания перечисленных факторов, то остальные случаи наступления предельных состояний можно отнести преимущественно к одной из двух больших групп. Первую группу образуют предельные состояния, наступившие в результате постепенного накопления в материале рассеянных повреждений, приводящих к зарождению и развитию макроскопических трещин. Часто зародыши и очаги таких трещин, вызванные несовершенством технологических процессов, содержатся в объекте до начала его функционирования. Причиной выхода объекта из строя является развитие трещин до опасных или нежелательных размеров. Если трещина не обнаружена своевременно, ее развитие может привести к аварийной ситуации. Вторая группа состоит из предельных состояний, связанных с чрезмерным износом трущихся деталей и поверхностей, находящихся в контакте с рабочей или окружающей средой. Предельные состояния первой группы типичны для несущих элементов, работающих при высоких уровнях общей нагруженности. Случаи, когда несущие элементы испытывают интенсивное изнашивание, сравнительно редки. Рассмотрим более детально первую группу предельных состояний. [c.13]

Магнитная память металла проявляется в необратимом изменении его намагниченности в направлении действия максимальных напряжений от рабочих нагрузок в процессе эксплуатации изделия. Установлено, что в зонах концентрации напряжений изделий, намагнитившихся в естественном магнитном поле Земли, где под действием эксплуатационных нагрузок происходит интенсивное перемещение дислокаций, зарождение и развитие микротрещин, предшествующих разрушению, магнитное сопротивление растет, а характер поля остаточной намагниченности резко изменяется. Нормальная составляющая Нр напряженности поля остаточной намагниченности скачкообразно меняет знак, при этом в центре зоны (на линии) концентрации напряжений (1Ш) Нр = О, а касательная составляющая Н, напряженности максимальна. Аналогичный эффект имеет место и при наличии поверхностных деформаций и трещин. [c.117]

Стойки шасси ВС имеют разнообразные конструктивные элементы, разрушение каждого из которых может приводить к серьезным последствиям в процессе выпуска или уборки шасси, совершения посадки и руления. В зависимости от зоны расположения детали, вида ВС и условий нагружения элемента конструкции усталостные трещины могут возникать на разных стадиях эксплуатации, и период развития треш ины может существенно различаться не только количественно, но сама природа развития трещин может соответствовать разным процессам разрушения. В связи с этим представляет интерес оценка и сопоставление между собой процесса распространения трещин в одноименных деталях, но по разным сечениям (зонам), а также по разным элементам конструкций, но в одной зоне узла. Применительно к разным типам ВС и зонам стоек шасси повреждения деталей могут происходить за полетный цикл нагружения на разных этапах полета — в процессе руления, на разворотах или при уборке или выпуске шасси. В результате этого накопление повреждений в детали происходит в разных зонах с различной длительностью для стадии зарождения и периода роста трещины, что приводит к необходимости введения дифференцированной периодичности осмотров детали для разных ее зон. [c.773]

Исследования Института электросварки им. Е. О. Патона показали, что в доброкачественных соединениях, даже в случае высоких растягивающих остаточных напряжений, образование усталостных трещин начинается только после 0,2—0,4 общего числа циклов, потребного для полного разрушения сварного элемента или крупномасштабного образца. Если за критический размер усталостной трещины принять ее глубину, равную 2—3 мм (с учетом невозможности перехода такой трещины в хрупкую при наиболее неблагоприятных условиях изготовления и эксплуатации сварной конструкции [41), то в этом случае стадия развития составляет меньшую долю, чем стадия зарождения и начала образования макротрещины. [c.186]

Образование сквозных трещин в защитных полимерных покрытиях при контакте с химически активными средами является частным случаем распространенного процесса растрескивания покрытий под действием механических напряжений и агрессивных сред — коррозионного растрескивания. Коррозионное растрескивание полимеров имеет место при одновременном действии на материал растягивающих напряжений и агрессивной среды. Начинается процесс с зарождения дефектов и их постепенного развития в одну или несколько магистральных трещин. Дефекты в полимерном покрытии могут возникать в процессе изготовления или в процессе эксплуатации, например в результате химической деструкции. [c.48]

Обратными разрушению гладких образцов, обусловленному зарождением усталостной трещины, являются разрущения образцов, имеющих острые концентраторы напряжений. Ими могут быть дефекты в сварочных швах или дефекты, связанные с особенностями конструкции (например, в самолете Комета-1 , где концентрация напряжения у острых углов окон в фюзеляже оказалась достаточной для зарождения и роста трещин в нормальных условиях эксплуатации циклы повышения и понижения давления, порывы ветра, вибрации, грубые посадки и т. д.). Можно предположить, что при циклическом нагружении у основания концентратора напряжения происходят последовательно те же самые события (т. е. развитие дислокационной субструктуры, локализация скольжения, образование трещин в полосах скольжения), что и на поверхности гладкого образца. Однако, если коэффициент концентрации напряжений велик, то развитие этих событий будет происходить при небольшом внешнем напряжении, поэтому стадия II роста трещины не обязательно быстро приведет к окончательному разрушению. Трещина будет распространяться с ускорением, но скорость ее продвижения будет настолько малой, что работоспособность детали будет гарантирована в течение долгого времени, несмотря на растущую в ней трещину. Такой подход к оценке работоспособности требует знания как окончательной вязкости материала, так и связи скорости роста трещины с напряжениями, возникающими в процессе службы детали. [c.225]

Усталостное разрушение, как правило, происходит путем распространения трещин. При этом наличие во многих деталях и узлах конструкций различного рода микродефектов (микротрещины, полости, инородные включения и т. п.) ускоряет появление усталостных трещин на разных стадиях эксплуатации. Поэтому большое значение имеет проблема оценки живучести конструкции (долговечности конструкции от момента зарождения первой макроскопической трещины усталости размером 0,5—1 мм до окончательного разрушения), при которой выявляются факторы, наиболее сильно влияющие на ее сопротивление развитию усталостных трещин [35]. Определение живучести позволяет разрабатывать эффективные методы повышения надежности и долговечности, назначать обоснованные сроки между профилактическими осмотрами, в частности связанными с разборкой машин. Кроме того, при использовании экспериментальных методов оценки циклической трещиностойкости и выявления закономерностей распространения усталостных трещин возможна разработка критериев выбора материалов и конструктивно технологических вариантов, обеспечивающих наибольшую надежность и долговечность при наименьшей металлоемкости [35]. [c.42]

Отличительной особенностью дефектов трубопроводов линейной части, возникающих при эксплуатации (развитие трещин, коррозионный износ и т.д.), является их медленное развитие - с момента зарождения до аварийной ситуации проходит несколько лет. Поэтому основным подходом в диагностике трубопроводов является дефектоскопия методами неразрушающего контроля. При этом периодичность контроля 5 лет обеспечивает выявление дефектов на стадии их развития до возникновения аварийной ситуации. Такой подход показал высокую эффективность при диагностике линейной части магистральных трубопроводов. [c.136]

Разрушение дисков II ступени КВД двигателя Д-30 как по причинам зарождения трещин от основания шлиц, так и по закономерностям их дальнейшего развития было полностью аналогично разрушению дисков I ступени КВД этого двигателя. Однако по сравнению с дисками I ступени рассматриваемые диски было сложнее контролировать в эксплуатации из-за сборной конструкции ротора, которая не подразумевала при конструировании ротора обеспечение доступа к ступичной части дисков, где имело место расположение очагов усталостного разрушения. Поэтому контроль дисков II ступени КВД был введен с периодичностью не более 25 ч или 15 ПЦН с учетом реализуемых условий контроля в эксплуатации. [c.503]

Развитие усталостных трещин в лопатках компрессоров и турбин в пределах существующего ресурса двигателя явление частое, наблюдаемое по различным причинам. Появление трещин, например, может быть связано с различными повреждениями лопаток в результате попадания постороннего предмета и возникновением в результате этого вмятин, надрывов и изгибов пера лопатки. У поврежденной лопатки могут изменяться или оставаться теми же резонансные колебания. Она попадает на короткий период времени в условия резонансных колебаний по одной из частот, которые типичны для проходных режимов работы двигателя, что приводит к накоплению в лопатке усталостных повреждений. При наличии высокой концентрации напряжений в результате появления повреждения происходит резкое снижение периода зарождения трещины и в лопатке возникает и развивается усталостная трещина. Такая ситуация может быть реализована на разных стадиях эксплуатации двигателя. [c.566]

При циклическом нагружении трещины зарождаются на ранней стадии усталости, развитие их занимает 90—97% всей долговечности детали. Однако зарождение трещины не определяет разрушение металла и выход детали из эксплуатации долговечность его в основном определяется скоростью роста трещины. [c.41]

ГОСТ 8732-70 материал по исполнительной документации — сталь 20 по ГОСТ 8732-70. Байпасная линия разрушилась на отдельные фрагменты неправильной формы с линейными размерами от 180 до 1300 мм при пуске компрессора. Ультразвуковая толщинометрия восемнадцати фрагментов байпаса показала, что толщина стенки трубы составляла 8,8-11,1 мм. Твердость металла — 206-215 НВ. Для установления очага разрушения фрагменты были обмерены, промаркированы, и в соответствии с линиями разрыва была разработана схема разрушения. На всех представленных фрагментах изучен характер изломов и определены направления распространения трещин, анализ которых позволил предположить, что очаг разрушения находился в сварном шве приварки байпасной линии к крану. Из этого шва были отобраны темплеты для исследования причин зарождения и развития разрушения. Установлено, что очагом разрушения явился участок сварного шва длиной - 50 мм, от которого началось лавинообразное развитие магистральных трещин с многочисленными разветвлениями и изменениями направлений. При изучении рельефа излома сварного шва были выявлены три зоны 1 — первоначальная трещина длиной до 45 мм и глубиной до 7 мм с очагами разрушения в дефектах сварки (подрез, несплавления) 2 — трещины, развившиеся в процессе эксплуатации байпасной линии 3 — долом с гладким срезом. Микроструктурный анализ показал, что начальная трещина развивалась в корневом шве по линии сплавления. В ходе анализа химического состава металла было установлено, что материал байпасной линии соответствовал стали 75 по ГОСТ 14959-79, на основании чего было сделано предположение, что для монтажа байпаса был использован участок трубы из обсадной или технической колонны марки Л, применяемой при обустройстве скважин. Механические свойства и хими- [c.53]

В указанных двух случаях, к моменту выравнивания внутреннего давления в лонжеронах с внешним давлением, в них не успевали зародиться и распространиться усталостные трещины от границы продольной несплошности. В других случаях с увеличением периода эксплуатации лопасти с несплошностью производственного характера, расположенной по внутренней стенке, например по ребрам жесткости, происходит зарождение и развитие усталостных трещин. На этот факт указывают и другие случаи повреждения лонжеронов, такие как коррозия, механическое повреждение, засверливание и др., от которых имело место зарождение и развитие усталостных трещин (см. табл. 12.2). При этом важно подчеркнуть, что неупорядоченный характер расположения повреждений по длине и по сечению лонжерона определяет различие в протекании процесса не только зарождения, но и роста трещины, так как различным образом реализуется ее раскрытие. Роль раскрытия трещины является определяющей в скорости стравливания давления через полость неснлошпо-сти лонжерона, поэтому именно ее используют в качестве характеристики, определяющей эффективность работы сигнализатора. [c.637]

Добавление этой дополнительной длительности работы колес с усталостными трещинами к уже установленной для этапа распространения трещины свидетельствует о том, что для двух исследованных ЗК с наработкой 875 и 511 ч после последнего ремонта вся длительность работы детали с усталостной трещиной была существенно меньше после ее зарождения от шлиц. Следовательно, если в ЗК трещины отсутствовали во время ремонта, то существует высокая вероятность того, что в межремонтный период может происходить зарождение и развитие всего процесса усталостного выкрашивания шлиц, последуютцего зарождения и распространения магистральной усталостной трещины до разрушения ЗК. Поэтому для данного вида ЗК при допуске начального выкрашивания шлиц в эксплуатацию было введено дополнительное требование к однократному контролю ЗК при половине наработки межремонтного ресурса. [c.694]

Трещина в зоне разупрочнения старого шва при эксплуатации паропровода при температуре выше 510 °С. Кольцевая трещина с наружной поверхности развивается вдоль шва на расстоянии 2-А мм от линии сплавления с подварочным швом 4.П2, а Межкристаллитный характер повреждения. На ранней стадии гфотекает процесс зарождения и развития пор ползучести, их слияния в микротрещины с образованием и развитием макротрещины. Наличие пор ползучести в оставшейся части ремонтируемого старого шва ускоряет процесс развития его повреждения после ремонта гфи дальнейшей эксплуатации Технологические причины подварка старого шва, пораженного порами ползучести повышенное тепло-вложение при сварке подварочного шва (завышена температура подогрева и сила тока). Дополнительные причины пониженная жаропрочность длительно эксплуатируемого металла шва, как менее легированного участка сварного соединения по отношению к основному металлу — свариваемой стали [c.268]

К настоящему времени в СССР и за рубежом усилиями многих ученых осуществлены важные исследования явлений хрупкого разрушения твердых тел как в плане решения соответствующих краевых задач механики и создания физически более обоснованных критериев разрушения, так и в области разработок методов оценки склонности конструкционных материалов к хрупкому разрушению (см., например, обзоры в работах [9, 82, 118, 145]). Необходимость в таки исследованиях обуслоЬ-лепа, с одной стороны, тем, что высокопрочные конструкционные материалы (например, жаропрочные сплавы, упрочненные стали, металлокерамические материалы, некоторые пластмассы), как правило, являются хрупкими материалами, т. е. такими, которые уже при нормальных температурах и малых скоростях нагружения разрушаются путем распространения трещины без предварительных пластических деформаций макрообъемов тела. (При низких температурах, повышенных скоростях нагружения, воздействии некоторых поверхностно-активных сред, наводороживании и в других условиях, приводящих к ограничению пластического течения конструкционного материала, его разрушение путем распространения трещины доминирует). С другой стороны, реальные условия эксплуатации конструкции всегда предусматривают наличие некоторой жидкой или газовой среды. Эта среда проникает в деформируемое тело (элемент конструкции) через его структурные несовершенства — дефекты (макро- или микротрещины, границы зерен, включений) и особенно интенсивно взаимодействует с участками тела, деформированными за предел упругости. К таким участкам относятся окрестности резких концентраторов напряжений (трещины, остроконечные полости или жесткие включения и др.). Именно в окрестности подобных дефектов среда, изменяя физико-механические свойства деформируемого материала, в первую очередь его сопротивление зарождению и развитию трещины, оказывает существенное влияние на служебные свойства (несущую способность) рабочего тела в целом. [c.9]

Теплостойкрсть (красностойкость) быстрорежущих и среднелегированных инструментальных сталей для горячего деформирования определяет не только их способность сохранять высокие твердость и прочность при нагреве во время эксплуатации, но и сопротивление изнашиванию, зарождению и развитию усталостных трещин при повышенных температурах. [c.320]

Рассмотрение механизма разрушения с энергетических позиций показывает, что абразивное изнашивание можно представить как процесс, при котором энергия абразивной частицы Еа расходуется на насыщение металла энергией для зарождения и развития трещин. Расход энергии на трение, тепловой эффект и процессы, происходящие в сомой частице, можно принять постоянными [35]. Тогда величина иптепсивпости изпашивапия тем меньше, чем больше энергии может поглотить снлав до разрушения - Ем и чем меньше величина энергии разрушения абразивного тела -Еа. Знание реальной величины энергии разрушения абразивных частиц в конкретных условиях эксплуатации рабочей кромки лопатки, позволит более обосновано подойти к разработке износостойкого материала для данных условий изнашивания и выработать рекомендации относительно режимов работы, при которых достигаются мипимальпые значения энергии разрушения абразивных частиц, а, следовательно, менее интенсивное изнашивание поверхности трепия. [c.57]

Исследования показали, что по химическому составу металл отливки корпуса задвижки соответствовал стали А-352 1СВ по АЗТМ и в зоне разрушения находился в охрупченном состоянии ударная вязкость КСУ 4д при пониженной температуре составляла 12 Дж/см , относительное удлинение 8 — 23,8%. Металл имел ферритно-перлитную структуру с крупными равноосными зернами и включениями карбидов внутри зерен феррита. Охрупчивание металла отливки в зоне разрушения было вызвано наличием усадочных межкристаллитных несплошностей и проявлением водородной хрупкости. По значениям прочности, твердости и относительного сужения металл отвечал требованиям нормативных документов к отливкам, предназначенным для эксплуатации в средах с высоким содержанием сероводорода. Разрушение стенки корпуса задвижки произошло в результате быстрого развития трещин, образовавшихся в металле под воздействием напряжений, превышающих предел текучести, в зоне расположения усадочных несплошностей. Наличие высоких напряжений в металле в момент, предшествовавший разрушению, подтверждалось тем, что в зоне зарождения и нестабильного роста трещин преобладал вязкий характер разрушения. Характер излома корпуса задвижки в зонах зарождения и докритического роста трещины смешанный, а в зоне лавинообразного разрушения — хрупкий с шевронным узором. Охрупчивание металла, вызванное его пониженной ударной вязкостью, способствовало лавинообразному развитию разрушения. На гболее вероятной причиной разрушения задвижки явилось, по-видимому, размораживание ее корпуса. [c.52]

Исследование первоначально отказавшей детали с целью установления причин появления в ней трещины, выявленной при техническом обслуживании ВС в условиях эксплуатации или при его ремонте, подразумевает проведение комплекса лабораторных исследований. Собственно фрактографическому анализу — изучению излома — предшествует анализ условий работы детали, ее нагруженности, повторяемости аналогичных разрушений и пр [6-13]. В задачу анализа излома элемента конструкции входит первоначальная оценка природы возникновения трещины, получение информации о процессе ее распространения и условиях перехода к окончательному разрушению. Указанные три этапа накопления повреждения в конструкции до ее окончательного разрушения могут оказаться невзаимосвязанными. Зарождение трещины может быть следствием высокой концентрации напряжений, вызванной наличием производственного дефекта материала (поры, раковины и пр.). При этом развитие трепцт-ны может быть обусловлено, например, высоким уровнем напряжения, не соответствующим заложенной конструктором в расчете величине напряжения. Наконец, окончательное разрушение может быть результатом кратковременной перегрузки [c.79]

Хотя барабаны-сепараторы и не работают в таких критических условиях, как корпуса, при использовании их в парогенераторах с многократной циркуляцией возникают проблемы, связанные с большими размерами их, толстыми стенками и очень большим числом патрубков. Современные барабаны-сепараторы созданы на основе конструкций, в которых широко использовалось завальцо-вывание труб в стенки. Некоторые барабаны-сепараторы в процессе эксплуатации катастрофически разрушались из-за возникновения трещин по причине концентрации в щелях гидроокиси натрия, которая способствовала развитию трещин до критических размеров. Проведение ежегодного неразрушающего контроля позволило определить начальную стадию зарождения трещин. Однако разрушений барабанов-сепараторов атомных электростанций отмечено не было, а развальцовка была заменена сваркой. Большое преимущество было получено благодаря использованию листов таких [c.172]

Собственно высокотемпературные хрупкие разрушения, возникающие и развивающиеся во время эксплуатации изделия, по своей природе относятся к межзерениым. Местом их зарождения могут являться различные участки сварного соединения (схема 1). В ряде случаев эти разрушения являются следствием развития трещин, возникших при сварке н термической обработке изделия. [c.71]

В современном машиностроении имеют большое значение методы оценки живучести элементов конструкций, т.е. наработки на стадии развития трещины от момента ее зарождения до окончательного разрушения детали. Оценки живучести необходимы для оптимизации выбора материала обладающего наибольшей циклической трещиностой-костью при заданных условиях эксплуатации, оптимизации конструктивных форм и технологических процессов изготовления деталей, для установления длительности периодов эксплуатации между осмотрами, дефекта-дией и ремонтом элементов машин, связанных с разборкой этих машин в заводских условиях. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...