Испытания при повышенных температурах определения ползучести

В гл. 16, посвященной ползучести, сделана попытка связать между собой поведение металлов, нагружаемых в различных видах испытаний при повышенных температурах. При этом рассматривается применение закона степенной функции, логарифмического закона и закона гиперболического синуса для скоростей ползучести, а также соответствующих им законов релаксации, позволяющих учесть деформационное упрочнение, обратную ползучесть и т. п. На основе этих предварительных данных развивается (и иллюстрируется решениями) специальная теория установившейся ползучести для трех- и двумерных напряженных состояний, приводящая к синтезу неупругих последействий, которые выражаются определенными интегралами типов Беккера, Больцмана и Вольтерра. Кроме того, поясняется прямая и обратная задачи последействия. [c.11]

Зависимость упругости и температурного расширения от температуры. В литературе имеются скудные сведения об экспериментальном определении модулей упругости и сдвига при сравнительна высоких температурах, приближающихся к температуре плавления 0 тела. Значения этих модулей, определенные из статических испытаний при повышенной температуре, могут оказаться заниженными из-за неизбежной пластической деформации и ползучести, которые становятся существенными при высоких температурах, в особенности для ковких металлов. Более достоверные результаты получаются при динамических испытаниях, когда образец заставляют совершать упругие колебания. [c.40]

Наиболее достоверными данными но определению разрушающих нагрузок в этом случае были бы результаты, полученные Б процессе длительных испытаний при температуре 20°С. Однако на практике это осуществить не представляется возможным. Поэтому получение необходимых расчетных данных основывается на результатах кратковременных статических испытаний при повышенных температурах. Затем, пользуясь экстраполяционными методами, находят нужные расчетные параметры. Таким путем, например, установлено, что для полиэтилена высокой плотности за 50 лет величина разрывного напряжения после нагружения в течение 500 000 ч при температуре 20°С составит около 60 кгс см -, а в условии ползучести при температуре 20°С разрушающим будет напряжение около 45 кгс см [2]. Таким образом, при проектировании различных трубопроводов и конструкций из полиэтилена необходимо учитывать все особенности поведения материала под нагрузкой, а также в условиях определенных сред и температур. [c.20]

Жаропрочность — способность металлов выдерживать механические нагрузки без существенной деформации и разрушения при повышенной температуре. Основные критерии оценки жаропрочности (например, на срок 100 тыс. ч) предел длительной. прочности Одп— напряжение, при котором металл разрушается через 100 тыс. ч работы (испытания) при высокой (выше 450 °С) температуре условный предел ползучести % — напряжение, которое при рабочей температуре вызывает скорость ползучести металла Уд = Ю %/ч, что соответствует 1 %-ной суммарной деформации за 100 тыс. ч или Va = Ю мм/ч. Окалиностойкость (жаростойкость) — характеризует способность стали сопротивляться окисляющему воздействию газовой среды или перегретого пара при температуре 500—800 °С и выше без заметного снижения ее механических свойств в течение расчетного срока службы. Критерием окалиностойкости служит удельная потеря массы при окислении металла за определенный период времени, например за 100 тыс. ч. [c.222]

Испытания на ползучесть при изгибе с определением скорости деформации в процессе испытания дают более существенные результаты и могут быть использованы для определения условного предела ползучести [43,81], пределов релаксации [12, 14] и для расчётов деталей и конструкций, работающих в условиях изгиба при повышенных температурах [24, 38]. Исследования соотношений между характеристиками ползучести стали при изгибе и при растяжении [24, 43] показали, что при температурах 400—500° С предел ползучести при изгибе (определённый как на цилиндрических, так и на прямоугольных образцах) приблизительно на 40—500 выше, чем при растяжении. [c.63]

Для жаростойкого чугуна, работаюш,его при повышенных температурах, механические свойства при комнатной температуре не отражают реальной прочности материала в условиях эксплуатации. Поэтому в тех случаях, когда чугун, помимо воздействия высоких температур, испытывает определенные нагрузки, необходимо проводить испытания на длительную прочность и ползучесть. Для сравнительной оценки механических свойств жаростойкого чугуна при повышенных температурах чаще всего пользуются данными кратковременных испытаний (табл. 35). [c.200]

Если при комнатной температуре определенная нагрузка не вызывает у образца металла какой-либо деформации, то при повышенной температуре она приводит к появлению остаточной необратимой деформации, растущей со временем, т. е. происходит непрерывное удлинение образца (ползучесть). Характерная кривая ползучести при испытании с постоянной нагрузкой показана на рис. 31. Кривая условно разделена на три отрезка, соответствующие трем периодам ползучести начальному (отрезок /4S) с уменьшающейся скоростью ползучести периоду с постоянной скоростью ползучести (отрезок ВС) и периоду с возрастающей вплоть до разрыва образца скоростью ползучести (отрезок R). С увеличением нагрузки или повышением температуры наблюдается сокращение второго периода ползучести, который в предельном случае исчезает, а остается два периода период замедленной и период ускоренной ползучести. [c.227]

В процессе ползучести жаропрочные стали могут терять пластичность и хрупко разрушаться. Поэтому ограничиваться только определением пределов ползучести и длительной прочности сталей нельзя, так как испытания на ползучесть не дают исчерпывающих сведений о запасе пластичности жаропрочных сплавов, что важно для предупреждения хрупких разрушений ответственных изделий и конструкций при повышенных температурах. Опасно также путем экстраполяции результаты испытаний на ползучесть небольшой длительности переносить на более длительные сроки. Поэтому в условиях длительного действия температуры и напряжений необходимо параллельно определять изменение прочности и пластичности жаропрочных сталей, доводя образцы до разрушения. [c.189]

Наибольшее применение для изучения развития трещин в широком диапазоне температур получили плоские образцы с начальными трещинами при внецентренном растяжении [110, 124]. Однако образцы такого типа целесообразно использовать при сравнительно низких уровнях размахов коэффициентов интенсивностей напряжений когда размеры пластических зон Гт меньше длины трепщны I и при положительных значениях коэффициентов асимметрии по напряжениям. При образовании в опасном сечении развитых упругопластических деформаций и деформаций ползучести и при знакопеременном нагружении следует применять осевое нагружение образцов с регистрацией номинальных деформаций. При однократном и малоцикловом нагружениях в условиях комнатных температур используются [110] плоские образцы с симметричными центральными или боковыми трещинами. Прецизионные делительные сетки с малым шагом наносятся в зоне трещин на боковых полированных поверхностях образцов. При повышенных температурах в силу определенных трудностей с получением равномерного распределения температур по ширине и длине рабочей части применение плоских образцов становится менее рациональным, чем цилиндрических трубчатых. Для обеспечения возможности измерения местных деформаций и размеров пластических зон в вершине трещины статические и малоцикловые испытания при высоких температурах должны проводиться в соответствующих инертных газовых средах или в вакууме. [c.220]

Основные определения. Под жаропрочностью понимают комплекс свойств сталей и сплавов, обеспечивающих работоспособность деталей при повышенных температурах без существенной пластической деформации и разрушения. Наиболее важным методом испытания жаропрочности является определение характеристик ползучести, длительной прочности и релаксации напряжений. [c.350]

Ползучестью называют явление накопления в материале деформации во времени при действии постоянной нагрузки в определенном для каждого материала диапазоне температур испытания. В конструкционных материалах, таких как низкоуглеродистая сталь, алюминиевые, титановые сплавы, проявление ползучести наблюдается при повышенных температурах. Эти весьма пластичные материалы (65 > 25%) при кратковременных испытаниях, в условиях ползучести, продолжающейся несколько тысяч часов, могут разрушаться при удлинении всего в несколько процентов. [c.67]

Испытания на ползучесть при изгибе с определением скорости деформации в процессе испытания дают интересные результаты и могут применяться для определения пределов ползучести и релаксации, используемых для расчетов деталей и конструкций, работающих в условиях изгиба при повышенных температурах. [c.237]

При работе деталей под длительной статической нагрузкой при повышенных температурах (детали паровых и газовых турбин, котлов, химической аппаратуры и др.) важное значение для работы конструкций имеет ползучесть металлов, т. е. изменение размеров вследствие пластической деформации металлов при напряжениях значительно ниже предела текучести. За количественную характеристику ползучести принимается условный предел ползучести, определяемой. как напряжение, при котором скорость и.пи суммарная деформация ползучести за определенный промежуток времени не превосходит допускаемой величины. При практических испытаниях за предел ползучести принимают напряжение, вызывающее 1 % суммарной деформации за 1000 или за 10 000 часов. [c.15]

Кривая ползучести состоит из четырех участков (см. рис. 57). Участок ОА соответствует упругой и пластической деформации, возникшим в момент приложения нагрузки. Затем идет участок А В неустановившейся ползучести, где металл деформируется с неравномерной скоростью, ВС — установившейся ползучести и D — ускоренного разрушения, связанный с образованием шейки. Пределом ползучести называют напряжение, вызывающее заданную суммарную деформацию за определенное время при данной температуре. Предел ползучести обозначают а /х, где t — температура, 6 — суммарное удлинение, т — время например of/iMo = = 350 МПа означает, что предел ползучести металла при 1 %-ной деформации за 1000 ч при температуре испытаний 400 °С составляет 350 МПа. Для деталей, длительное время работающих при повышенных температурах, задается обычно скорость ползучести на установившейся стадии процесса, например 0,1 или за 10 ч. [c.96]

Значение для определенного материала зависит от продолжительности и температуры испытания и от допустимой деформации. С уменьшением продолжительности испытания при постоянной величине допустимой деформации значение предела ползучести увеличивается. Между тем с уменьшением допустимой деформации (при прочих равных условиях) величина а л тоже уменьшается, особенно с повышением температуры испытаний. [c.198]

Неоднократные попытки разработать ускоренные методы определения ползучести не привели к положительным результатам, так как наиболее показательны длительные испытания в области установившейся ползучести, требующей длительных выдержек под нагрузкой. Это связано с тем, что в условиях высоких температур физико-химические свойства материалов под нагрузкой зависят от продолжительности воздействия. Приближенная оценка сопротивления пластическим деформациям при повышен- [c.146]

Обычные методы кратковременных испытаний в условиях повышенных температур не дают возможности выявить действительные механические свойства сталей и не позволяют правильно судить об их прочности и пластичности. В связи с этим, выбирая допускаемые напряжения при высоких температурах, следует учитывать измеиения комплекса механических свойств, т. е. не только изменения предела ирочности, предела текучести, но и длительную прочность и склонность стали к ползучести, релаксации. При определении работоспособности стали в данных условиях необходимо учитывать также и ряд таких факторов, как склонность к тепловой хрупкости, графитизации, старению и пр. [c.9]

Испытаниями на ползучесть в диапазоне температур 545—615 °С (рис. 1.6) было установлено, что эффект упрочнения перлитных сталей окисными пленками, сформированными на поверхности металла в атмосфере воздуха, проявляется в определенном температурном интервале. При снижении напряжения температурный интервал расширяется в область как высоких, так и низких температур. При больших напряжениях интервал температур, в котором окисление вызывает повышение сопротивления ползучести, уже. [c.18]

Таким образом, возрастание ф в данном случае не сказалось на веПи-чине долговечности. Последнее можно объяснить тем, что при повышенных температурах интенсивно протекают процессы циклической ползучести, приводящие к перераспределению доли упругой и пластической составляющей при постоянной величине суммарной деформации. Если процессы циклической ползучести при определенных условиях оказывают решающее влияние, то такой же эффект можно получить и при проведении испытаний при 20°С на материалах, резко отличающихся сопротивлением ползучести. Как известно, наименьшее сопротивление низкотемпературной ползучести имеет технически чистый титан, условный предел ползучести которого при допуске на остаточную деформацию 0,1 % за 100 ч составляет0,5Oq 2- У сплава ПТ-ЗВ ар = 0,65ад 2- В то же время относительное сужение ф чистого титана составляет 60 %, в то время как у прутков сплава ПТ-ЗВ = 24 %. [c.107]

В конце 50-х годов на специалистов-коррозионистов сильное впечатление произвело явление разрушения титанового сплава в процессе испытания на ползучесть. Считалось, что разрушение вызвано небольшим количеством N301, остающимся на поверхности образца от отпечатков пальцев. Большое число лабораторных исследований было проведено по изучению этого явления. С большой убедительностью показано, что КР титановых сплавов может происходить в контакте с определенными солями при повышенных температурах и действии напряжений. Необходимо заметить, что в эксплуатационных условиях не были зафиксированы разрушения, отнесенные к КР под действием горячих солей. [c.345]

Изложим метод определения изменения молекулярных параметров — молекулярной массы и ММР полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) — в результате разрушения образцов, испытанных на долговечность в изотермических условиях при различных уровнях напряжения в поверхностно-активной среде (20-процентном водном растворе эмульгатора ОП-10). С этой целью экспериментально определяли средневязкостную молекулярную массу М°у и ММР исходного ненагруженного образца и эти же параметры после его разрушения. Разрушение образцов происходило при температуре 70° С в условиях ползучести при средних и низких уровнях напряжения — соответственно 70 и 30 кгс/см . Методика испытаний на долговечность и использованная аппаратура описаны в [53[. Образцы обладали различной долговечностью (35—15 ООО мин). При больших временах выдержки под нагрузкой следовало учитывать возможность тепловой деструкции при повышенной температуре 70° С. Поэтому были определены молекулярные массы исходных ненагруженных образцов, выдержанных в среде ОП-10 при комнатной температуре и температуре 70° С в течение (8-ь15) 10 мин. В ряде случаев отмечалось незначительное уменьшение молекулярной массы, связанное с тепловой деструкцией полиэтилена. [c.278]

Внутренние пороки материала могут вызывать хрупкие разрушения крупных поковок. Так, например, наблюдались случаи неожиданного разрушения роторов турбин. В период с 1953 ио 1954 гг. в США в результате внезапного хрупкого разрушения были повреждены три таких ротора, изготовленных из обычно применяемой для этих конструкций стали (с содержанием 0,3% С 2,75% N1 0,5% Мо и 0,1%У) и один ротор для более высокой рабочей температуры, изготовленный из стали с высоким сопротивлением ползучести (с содержанием 1% Сг 1,25% Мо и 0,25% V). Два из этих роторов разрушились при нормальном числе оборотов — 3600 об1мин, остальные два — во время испытаний при повышенном числе оборотов. Очагом разрушения послужили зоны концентрации напряжений в местах внутренних пороков материала и в местах обработки при ремонте. Хрупкое разрушение во всех случаях имело место при номинальном напряжении ниже 1/3 предела прочности материала, определенного путем испытаний на растяжение стандартных образцов. [c.292]

Как показали многочисленные лабораторные испытания и эксплоатацнонные данные, все металлы и сплавы, находясь длительное время в напряженном состоянии при определенных температурах, приобретают способность получать остаточные деформации при напряжениях, значительно меньших предела текучести и даже предела упругости. Например, в таких металлах, как свинец, медь, и в медных сплавах ползучесть наблюдается в условиях длительной (постоянной) нагрузки уже при комнатной температуре, в то время как в сталях — только при повышенных температурах. [c.24]

В течение длительной эксплуатации изделий (или испытания образцов) при повышенных и высоких температурах металл может изменять свои свойства. Так, ряд конструкционных сталей при определенных температурах (для сталей перлитного класса при 350 600°С) и некоторой длительности воздействия их делаются хрупки.ми (тепловая хрупкость). У некоторых высоколегированных сталей в процессе теплового старения в структуре появляются или развиваются особые структурные составляющие (например, ст-фаза), изменяющие их свойства (снижающие ударную вязкость при нормальных температурах, сопротивление ползучести при высоких температурах). Для обеспечения надежности работы материала в условиях экспулатации необходимо, чтобы он за заданную длительность эксплуатации и при ее условиях сохранял бы свойства (а иногда и структуру, обеспечивающую эти свойства), нужные для работы изделия. Эта стабильность свойств также зависит от исходного состава сплава и его структуры. Например, аустениг-ная структура требует более высоких температур или более длительной выдержки для развития ст-фазы, чем сплав с исходной аустенитно-ферритной структурой, даже при относительно малом отличии состава этой стали от стали с исходной аустенитной структурой. [c.10]

При исследовании материалов в напряженном сбстоянии используют обычные для такого рода испытаний машины и установки, частично реконструированные или снабженные специальными приспособлениями с целью создания повышенных давлений и температур. Например, машины типа МП-4Г, применяющиеся для определения длительной прочности и ползучести, после небольшой реконструкции используют для получения тех же характеристик при высоких температурах (до 1000 °С) в вакууме или исследуемом газе. Схема такой установки показана на рис. 1.65. Образец 6 помещают в камеру из жаростойкой стали 7. Камера установлена в электропечи 9. Образец с помощью захватов 5 крепят к тягам 1 я 8, охлаждаемым водой через штуцеры 2. Герметичность камеры создается сильфонами 4, 10 и уплотнениями из вакуумной резины. Подачу газа в камеру и вакуумирование осуществляют через штуцер 12. После испытаний сильфон 10 отсоединяют от камеры, а камеру вместе с печью поднимают вверх, открывая доступ к образцу. [c.85]

Надежность определения срока безаварийной работы элементов энергоустановок, изготовляемых из жаропрочных материалов, зависит, в первую очередь, от достоверности оценок характеристик прочности и пластичности в условиях ползучести. Точность прогноза обеспечивают объемом экспериментальных данных (числом испытанных образцов, максимальной продолжительностью отдельных испытаний и диапазоном температур и силовых нагрузок). С увеличением времени до разрушения (уменьшением напряжения) при постоянной температуре возможно изменение механизмов процесса ползучести и, как следствие, изменение коэффициентов в уравнениях температурно-силовой зависимости прочности. Поэтому при решении задач о прогнозировании характеристик жаропрочности на большие сроки службы необходимо особо тщательно составлять программу. эксперимента и проводить отбор результатов испытаний так, чтобы в них была отражена роль процессов, определяющих поведение материалов при рабочей температуре и длительной эксплуатации. В некотором температурном интервале возможен эквивалент между температурой и временем повышением температуры достигается ускорение развития идентичных изменений структурного состояния и ведущих механизмой ползучести. В этом состоит суть методов прогнозирования характе- [c.35]

Испытание на устойчивость дает возможность определять несущую способность тонкостенных элементов (Стоек, профилей, труб) при сжатии их продольной силой [13, 14]. Метод позволяет производить оценку материалов, предназначенных для элементов конструкций, работающих на продольный изгиб, путем испытания тонкостенных стержней с различной формой поперечного сечения и различной длины. Испытания проводятся с учетом предполагаемых условий эксплуатации при однократном и длительном нагружениях, при комнатной и повышенных температурах, до разрушени (до потери устойчивости) или прекращаются при достижении определенной степени деформации. Для испытания на устойчивость при однократном приложении нагрузки используются универсальные машины или прессы, при длительном нагружении — машины рычажного типа, предназначенные для испытаний на длительную прочность и ползучесть, которые в этом случае снабжаются специальными реверсорами. [c.52]

Тепловое (и н т е р к р и с т а л л и ч е с к о е) ослабление — вызываемое интеркристаллическим окислением н другими пока недостаточно изученными факторами уменьшение главным образом пластических свойств, а также вязкости перлитных сталей, подвергнутых длительному нагр "жению при температурах выше порога (наинизшей температуры) рекристаллизации данного металла. Тепловое ослабление сопровождается структурными изменениями в виде интеркристаллических повреждений структуры и обнаруживается испытаниями на длительную прочность, а также определениями ударной вязкости при 20°. Интеркристаллическому ослаблению подвержены в той или иной степени почти все сорта углеродистых, мало- и среднелегированных сталей перлитного к.дасса . Полное устранение теплового ослабления достигается применением материалов, обладающих наряду с повышенным сопротивлением ползучести и длительной прочностью также повышенной химической стойкостью при высоких температурах [50]. [c.227]

В процессе эксплуатации многообразцовых установок выявились их некоторые неудобства, в частности затруднения, возникающие при необходимости частичной перезарядки (смене образцов). Основное преимущество установок — их компактность. Высокотемпературные установки. Наметившееся в последнее время повышение температур испытаний на ползучесть и в особенности на длитатьную прочность (до 1000° и выше) потребовало существенных изменений в конструкции нл-гревательных и терморегулирующих устройств. Это в свою очередь наложило определенный отпечаток на общую конструкцию крип-установок, предназначенных для испытаний при весьма высоких температурах. [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...