Термическая усталость и условия эксплуатации

ТЕРМИЧЕСКАЯ УСТАЛОСТЬ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ [c.257]

Повреждения, обусловленные преимущественно конструкционными причинами, развиваются в виде трещин типов I - IV горячих (кристаллизационных), холодных и термических повторного нагрева, а также ползучести и усталости. На относительно высокую повреждаемость сварных соединений с концентраторами напряжений высоких значений (по сравнению со стыковыми сварными соединениями паропроводных труб равной толщины) помимо конструкционного фактора значительное влияние оказывают технологический фактор и условия эксплуатации. [c.117]

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]

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]

Разрывы корпусов турбины возможны либо вследствие появления очень крупных дефектов в условиях эксплуатации (например, крупных трещин термической усталости), либо за счет энергии разлетающихся деталей или их частей (например, оторвавшихся лопаток, разорвавшихся дисков и т.д.). Первая причина характерна для корпусов ЦВД и ЦСД, которые работают при высоких температурах, вторая — для корпусов ЦНД, где центробежные силы вращающихся масс наиболее значительны, а корпус тонок. [c.493]

Неотработанность пусковых режимов обычно проявляется при переводе турбоагрегата в несвойственный ему режим эксплуатации. Например, турбины мощностью 150 и 200 МВт были первоначально спроектированы для работы с постоянной нагрузкой. При этом редкие пуски из холодного состояния были хорощо отработаны. Однако через некоторое время оказалось, что турбины необходимо использовать для покрытия неравномерностей графика нафузки, в частности, останавливать на ночь и в конце недели. Недостаточная в первое время проработка графиков пуска этих энергоблоков из горячего и неостывшего состояния и конструктивные недостатки, снижающие маневренность, привели к многочисленным случаям появления трещин термической усталости. Модернизация турбин и тщательные исследования пусковых режимов позволили обеспечить надежную работу этих турбин и в условиях частых пусков. [c.495]

Пароперегреватель ВД — первая поверхность нагрева по ходу газов, работающая при наибольшей температуре этих газов — самый уязвимый элемент КУ. Быстрое изменение температуры приводит к накоплению термической усталости. Для улучшения условий эксплуатации применяются коллекторы пароперегревателя из легированной стали, это позволяет снизить толщину их стенок. Другой способ — увеличение числа ниток паропроводов и снижение толщины коллекторов. Используют систему дренажей достаточного диаметра для быстрого удаления конденсата, образующегося после кратковременных остановов ГТУ, а также плотную заслонку газов на выходе котла, чтобы не допустить его холодный пуск. Этот образующийся конденсат пара имеет пониженную температуру насыщения вследствие снижения температуры газов. Чтобы избежать последующего теплового перепада и возникновения термических напряжений, рекомендуется повышать время пуска, снижая температуру пара. Независимо от этого следует организовывать интенсивный дренаж конденсата из труб и коллекторов пароперегревателя. [c.311]

Иногда необходимость подслоя может вызываться и другими причинами. Например, при эксплуатации наплавленной детали в условиях частых теплосмен в результате различных значений коэффициентов линейного расширения основного металла и металла первого слоя в зоне сплавления возникают иногда очень большие термические напряжения, вызывающие после воздействия определенного числа циклов разрушения в результате термической усталости. [c.527]

Проблема повышения сопротивления термической усталости материалов сопряжена с большими трудностями. В первую очередь для этого необходимо знать условия эксплуатации деталей. При этом большую роль играет воспроизводимость температурных условий во время нагрева и охлаждения. Равномерность теплопередачи по сечению анализируемых деталей также имеет существенное значение. Чрезмерно большое повышение температуры в отдельных областях опасно из за возможности местного перегрева или пережога. Поэтому целесообразно уменьшать толщину работающих деталей с целью снижения температурного градиента. Во время термического нагружения большое значение имеет повышение теплопроводности, а также замена охлаждающих жидкостей. Часто из-за кон- [c.116]

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]

Эксплуатационные причины трещины термической усталости из-за нарушения проектных условий эксплуатации (забросы воды, недопустимо высокие скорости прогрева и т. п.) трещины усталости (механического воздействия) из-за нарушения работы опор. [c.268]

Повреждения из-за трещин усталости обусловлены действием переменных напряжений с амплитудой, превышающей допустимый уровень. При эксплуатации наблюдаются трещины термической и механической усталости, которые, как правило, образуются в зоне концентраторов напряжений, обусловленных дефектами сварки — порами, включениями, подрезами, непроварами, усилением шва или расточкой. Повреждения носят транскристаллитный и смешанный характер. Меры предупреждения таких повреждений — улучшение условий эксплуатации сварных соединений. [c.226]

В процессе эксплуатации деталей и изделий возникают различные, характерные для данных условий работы, дефекты. К ним относятся усталостные трещины, трещины термической усталости, трещины ползучести, различные виды коррозионного разрушения и др. (природа их возникновения изложена в соответствующих разделах пособия). [c.25]

Испытания на термическую усталость. В процессе эксплуатации температура деталей с покрытиями может циклически изменяться, т. е. на изделие периодически действует слабый тепловой удар. В этих случаях покрытия, как и основной материал, подвержены термической усталости. При испытаниях имитация рабочих условий осуществляется путем нагревания образца до заданных температур в течение некоторого времени, а зате м охлаждения до комнатной или другой относительно низкой температуры (100—150°С). Эти циклы повторяются либо до разрушения покрытия, либо определенное число раз. Возможны различные сочетания температурных интервалов и длительности испытаний при каждой температуре. Для создания требуемых температур и различных условий эксперимента используют печи, торелки п специальные камеры [147, 150]. [c.180]

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]

При испытаниях на термическую усталость жестко закрепленных образцов деформирование материала в полуциклах растяжения и сжатия производят при различных температурах. Деформацию в этом случае вызывают (без изменения жесткости машины) или изменением нижней температуры при Т ,ах = onst, или изменением обоих экстремальных температур при Т р = = onst. Выбор того или иного способа варьирования параметров не оказывает суш,ественного влияния на сопротивление материалов термоусталости при сходственном уровне максимальных температур цикла. Однако более обоснованными и отвечающими реальным условиям эксплуатации элементов теплоэнергетического 74 [c.74]

Повреждения трубных элементов поверхностей нагрева являются, как правило, следствием дефектов производства труб металлургического происхождения — плены, закаты, трещины и др. дефектов термической обработки — не-рекомендованной структуры перлитных сталей, мелкого зерна аустенитных сталей и др. коррозии и окалинообра-зования на наружной и внутренней поверхностях труб эрозии труб от абразивного износа, пара из обдувочных аппаратов и мазутных форсунок, ударного действия дроби (наклепа) и воздействия виброочистки тепловой усталости металла перегрева труб выше расчетной температуры ползучести металла труб нарушения условий эксплуатации, предусмотренных проектом (превышения давления, температуры, нарушения режима питания котла водой, циркуля- [c.95]

Многие из указанных материалов и методов обработки применяются при изготовлении деталей, подвергающихся при эксплуатации периодическим нагревам. Чаще качество этих деталей оценивают по прочности связи слоев, отличающихся друг от друга составом, и по способности сопротивляться образованию трещин термической усталости. Однако с гетерогенизацией структуры и свойств в пределах поперечного сечения детали появляются условия для необратимого формоизменения. Ниже рассмотрены некоторые вопросы влияния химической макронеоднородности на размерную стабильность стали. Роль микроскопической неравномерности распределения компонентов сплава, обусловленной гетерофазной микроструктурой материала, дендритной ликвацией и др. обсуждалась ранее. [c.167]

Предлагаемая книга посвящена проблеме термической усталосте, т.е процессу появления поверхностных трещин и их постеленного развития вплоть до полного разрушения изделий, работающих в условиях циклических нагревов и охлаждений, сопровождающихся созданием больших градиентов температур по сечению детали. На основе обобщения литературных сведений, данных эксплуатации разнообразногб технологического и энергетического оборудования в ПНР, а также используя собственные производственные и лабораторные исследования, автор сделал попытку установить общие закономерности влияния многочисленных факторов (условий службы, химического состава, структуры и физико-механических свойств материалов) на српротивлен термической усталости конкретных изделий (стальных форм для литья чугунных труб, инструмента горячей и холодной штамповки, прокатных валков, деталей термического оборудования, роторов турбин и др.). При этом приведены практические рекомендации по выбору материалов, термической, химико-терми-ческой и других видов обработки с целью повышения сопротивления усталости изделий, работающих в условиях циклических термических нагрузок. Дано также описание основных методов исследования структуры и свойств материалов при термической усталости. [c.6]

Помимо хладостойкости стали этого назначения должны иметь высокий комплекс литейных свойств, обеспечивать плотность и герметичность материала отливки. Они должны обладать высоким сопротивлением механической и термической усталости, выдерживая до 5000 циклов захолажи-вания и отогрева в диапазоне температур криопродукта и окружаюш ей среды. По условиям эксплуатации корпус арматуры может испытывать как статические, так и динамические нагрузки. Статические нагрузки действуют на корпус при непрерывном прохождении криопродуктов под давлением. Кратковременные динамические нагрузки происходят на переходных режимах, а также в случае гидравлического удара, связанного с резким торможением потока жидкости при подходе к местным сопротивлениям. [c.618]

Надежность криогенных систем, работаюпщх в условиях многократного подъема и сброса давления, зависит от сопротивления конструкционных материалов усталостному разрушению (рис. 13.13). База испыганий выбирается в зависимости от условий эксплуатации оборудования. Металл криогенных установок, подвергаемых многократному захолажи-ванию, испытьшается на сопротивление термической усталости. Надежность криогенных систем, работающих в условиях многократного подъема и сброса давления, зависит от сопротивления конструкционных материалов усталостному разрушению. [c.624]

Поверхностные обработки деталей делают для получения заданных свойств поверхностного слоя материала. При этом сопротивление усталости детали должно либо остаться на исходном уровне, либо увеличиться. Поверхностные обработки можно выполнять в зависимости от условий эксплуатации детали, ее формы и материала, из которых она изготовлена, химико-термическими методами (азотированием, цементированием, цианированием и др.), меЗ аническими методами поверхностного упрочнения (гидрогалтовкой, обкаткой шариком, обдувкой микрошариками и др.), гальваническими методами (хромированием, никелированием, кадмированием и др.). [c.135]

При термоциклическом нагружении существуют три области, характеризующие разрушение различного характера область усталостного разрушения, область смешанного и область статического разрушения [28]. Конкретное соотношение величин Де, Гщах, обусловливает тот или иной вид разрушения. Аналогичные данные получены и по другим сплавам. Они свидетельствуют о необходимости учета для характеристики типа разрушения всех факторов, определяющих долговечность при термической усталости. Неучет одного из них может привести к неправильным ёыводам о причинах разрушения. Необходимо отметить, что указанные факторы—амплитуда деформации, длительность и температура цикла являются основными, но не единственными, определяющими вид разрушения. Не изменяя в целом общих закономерностей, большое значение имеют технологические и эксплуатационные факторы, например, способ и режим выплавки металла, влияние среды, защитные покрытия. Так, вакуумная выплавка никелевого сплава существенно повышает прочность границ зерен, вследствие чего в одних и тех же условиях нагружения смещается область значений величин Де, Тт х, in, в которой разрушение происходит по границам зерен. Наоборот, при активном повреждении границ зерен, например при эксплуатации в газовых средах или в случае склонности материала к межкристаллитной коррозии, разрушение от термической усталости почти всегда начинается по границам зерен. [c.176]

Износ возрастает при уменьшении в наплавленном металле содержания углерода и легирующих элементов, особенно вольфрама. Сопротивление термической усталости вольфрамовой стали ЗХ2В8 оказалось ниже, чем стали 45 и безвольфрамовой стали 25Х5ФМС. Между тем согласно исследованиям термических циклов службы валков стана 120 поперечно-винтовой прокатки, сопротивляемость образованию трещин наплавленного металла ЗХ2В8 более высокая, чем стали 45. Это указывает на существенное изменение сопротивления наплавленного металла термической усталости в зависимости от условий эксплуатации. [c.703]

Важнейшими из дополнительных характеристик этих материалов в зависимости от условий эксплуатации изготовляемых из них деталей и конструкций явv яют я длительная пластичность предел и скорость релаксации напряжений термическая усталость достаточная стабильность свойств в течение заданного периода эксплуатации в определенных условиях жаростойкость (окалиностой-кость) в условиях эксплуатации. [c.5]

Многократность и цикличность химического и термического воздействия газов приводит к повышению предела термической усталости металла. Образующиеся трещинки расширяются и углубляются, представляя собой естественные пути для движения газовых струй, вследствие чего эрозионное разрушение металла значительно повышается. Таким образом, термическое влияние условий эксплуатации, проявляющееся или в закалке тонкого повер.хиостиого слоя металла, или в высоко.м отпуске его, изменяет структуру и механические свойства этого слоя п отри- ш.ска.илвается на сопротивлении 1-н.1ава нрп.<ии. [c.141]

Практика эксплуатации сварных нетермообрабатываемых конструкций в условиях циклического нагружения показывает, что в большинстве случаев разрушения возникают в сварном шве или области сопряжения шва с основным металлом. Это связано с комплексом факторов, снижающих работоспособность сварных соединений, основными из которых являются концентрация напряжений и деформаций в зонах сопряжения шва с основным металлом, остаточные сварочные напряжения (ООН), а также ухудшение характеристик сопротивления усталости металла шва и зоны термического влияния по отношению к основному металлу [59, 119, 144]. [c.268]

Так как при эксплуатации теплоэнергетического оборудования в условиях многократных резких изменений температуры часто раньше расчетного срока службы (100 тыс. ч) возникают специфические преждевременные усталостные повреждения, то обусловливающие их явления термической и малоцикловой усталости являются важными процессами, определющими в ряде случаев надежность работы этого оборудования. [c.4]

Вследствие того, что литье под давлением производится при высоких температурах с переменным нагревом и охлаждением, материал формы работает в тяжелых условиях. При эксплуатации формы материал должен сохранять высокую твердость, высокое ударное сопротивление и сопротивление усталости, а также доллсен иметь низкий коэффициент термического расширения. [c.363]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...