Охрупчивание при эксплуатации

Теплоустойчивые стали склонны к закалке при сварке, результатом которой может быть появление холодных трещин, развитие разупрочнения и охрупчивания при эксплуатации. Для предотвращения этих процессов ограничивают содержание примесей и углерода в металле щва и околошовной зоны. При ручной дуговой сварке применяют предварительный подогрев. Сварку и последующую термообработку осуществляют в оптимальном режиме [c.242]

Эти стали чувствительны к термическому циклу при сварке, следствием которого является появление холодных трещин, процессы старения, разупрочнения, охрупчивания и опасность локальных трещин при эксплуатации. Основными мерами борьбы с этими процессами являются [c.123]

Как отмечалось в 1 и 2, условие нагружения конструкций натриевых реакторов на быстрых нейтронах характеризуется температурами до 550—610° С для хромоникелевых аустенитных сталей типа 18-8 и 500° для хромо молибденовых. Корпус реактора и внутриреакторные конструкции подвергаются охрупчиванию при облучении нейтронами (удлинение стали типа 18-8 становится меньше 10%). Эксплуатация связана с чередованием стационарных и нестационарных режимов (пуск, останов, аварийное расхолаживание, изменение мощности и др.), и по предельным оценкам число переходных режимов с изменением температур до 400—500° С не превышает 1500. Суммарное время переменных тепловых режимов составляет не более 10% от общего временного ресурса (2- --4-3)-10 ч., т. е. основное время эксплуатации относится к стационарному режиму. Накопление циклических и длительных статических повреждений сопровождается при эксплуатации изменением состояния металла по химсоставу и механическим свойствам. Получение экспериментальных кривых усталости при реальных деформациях (размах до 0,5%) и длительности нагружения представляет невыполнимую задачу, поэтому в любом варианте расчета прочности неизбежна необходимость обоснования экстраполяции данных на большие сроки службы. Существующие предложения по расчету длительной циклической прочности отличаются как по определению напряжений и деформаций, так и по расчету предельных повреждений. [c.37]

За рубежом повреждения сварных соединений при эксплуатации паропроводов происходят по аналогичным причинам, включая технологический, конструкционный и эксплуатационный факторы. Так, повреждения по механизму ползучести в условиях дисперсионного охрупчивания металла при повторном нагреве (термические трещины) наблюдаются при наработке паропроводов до 20. .. 60 тыс. ч и связаны с нарушениями штатной сварочной технологии повышенным тепловложением при сварке и недоотпуском при проведении послесварочной термической обработки. [c.103]

Трещины в околошовной зоне на участке перегрева 31Ъ на расстоянии менее 1 мм от границы сплавления со стороны корпуса тройника. Кольцевые продольные трещины 4.ПЗ, а Межкристаллитное повреждение — хрупкое (квазихрупкое) повреждение. Трещины по границам укрупненных зерен Технологические причины некачественная послесварочная термическая обработка недоотпуск или его отсутствие отсутствие подогрева при сварке. Твердость металла шва при эксплуатации претерпевает период дисперсионного охрупчивания, что приводит к резкому повышению твердости и снижению ударной вязкости [c.269]

Аустенитные стали охрупчиваются при эксплуатации из-за выделения избыточных фаз по границам зерен и особенно после образования хрупкой (7-фазы в интервале 600 - 750 °С. Чем больше хрома и молибдена содержит сталь, тем больше в ней появляется сг-фазы и тем сильнее охрупчивание. Для растворения образовавшейся сг-фазы проводят дополнительную термическую обработку после некоторого срока службы детали и тем самым устраняют охрупчивание и восстанавливают первоначальные свойства. [c.503]

Стали, легированные хромом, молибденом и алюминием, при лабораторных исследованиях и при эксплуатации в газовых скважинах показали большую стойкость к охрупчиванию в результате наводороживания в сероводородсодержащей среде [382, 401]. [c.144]

Наиболее опасная ситуация имеет место при хрупком и квази-хрупком разрушении, когда стадия стабильного развития трещины и сопутствующая пластическая деформация резко уменьшаются и происходит лавинообразное разрушение конструкции, характеризуемое минимальной работой разрушения (см. 11.5). Это состояние может возникнуть при эксплуатации оборудования при низких температурах (ниже минимальных температур, разрешенных для данных марок сталей), при деградации механических свойств, сопровождающейся снижением вязкости разрушения (охрупчивания) материала. В механике разрушения (механике трещин) в качестве основного параметра, определяющего трещиностойкость конструкций, используют коэффициент интенсивности напряжений АГ,, под которым понимается относительный рост максимальных напряжений в вершине трещины. Коэффициент Ку учитывает размер и форму элемента конструкции В, протяженность трещины I и уровень номинальных напряжений Он, т. е. [c.213]

При разработке технологии изготовления упомянутых титановых деталей возник ряд сложных задач. Это предупреждение разрушения сплавов при эксплуатации из-за остаточных внутренних напряжений, охрупчивания металла вследствие поглощения водорода, кислорода, азота и углерода борьба с солевой коррозией. В результате проведенных исследований определены режимы отжига целых отсеков и панелей из титана для снижения внутренних напряжений и дегазации металла, причем дальнейшую сборку конструкций вели только на болтовых или клепаных соединениях. Чтобы уменьшить загрязнение металла в процессе его обработки, создали технологию химического фрезерования, не вызывающую наводороживания титана (таким способом изготавливают более 1500 деталей на самолет) сварку ведут в герметичных сварочных камерах с непрерывной очисткой аргона в процессе сварки и контролем степени чистоты аргона. [c.107]

Обоим подходам к расчету присущи некоторые ограничения. Прежде всего можно утверждать, что в материале должна образоваться трещина достаточно большой длины с тем, чтобы размер зоны пластических деформаций у края трещины был на порядок меньше длины трещины (х /), либо при малом размере трещины или в случае начала разрушения от неглубокого острого надреза должна быть ограничена способность материала к пластической деформации у края дефекта в результате местного охрупчивания материала, или влияния какого-либо иного фактора. Только после этого может начаться развитие хрупкого разрушения. Это означает, что для развития разрушения в данном случае необходимы условия, которые редко встречаются при эксплуатации стальных деталей. Переход от среднего напряжения о в теле 456 [c.456]

Однако для некоторых деталей, работающих при высоких температурах, условия термической обработки дисперсионно твердеющих сплавов и стали подбираются с учетом завершения дисперсионного твердения не в процессе термической обработки, а при эксплуатации деталей, если при этом не будет происходить охрупчивания. [c.270]

ОХРУПЧИВАНИЕ ПРИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ [c.56]

Для материалов, используемых для изготовления сосудов (см. табл. 3.2), оговаривается нижняя температура применения. Так как металл котлов и трубопроводов воды и горячего пара всегда работает при температурах выше комнатной, то в табл. 3.1 нет ограничения по нижней температуре применения. Однако в Правилах по котлам и трубопроводам указывается, что при выборе материалов для котлов и трубопроводов, сооружаемых в районах с холодным климатом, должно учитываться влияние на металл низких температур при эксплуатации, монтаже, погрузочно-разгрузочных работах и хранении. Это влияние может проявляться в охрупчивании и худшей сопротивляемости разрушению при ударных нагрузках (в частности, для углеродистых сталей), а также в частичных остаточных изменениях структуры, которые могут в дальнейшем ухудшать эксплуатационные свойства стали (например, образование мартенситной составляющей в аустенитных высоколегированных сталях). [c.17]

Швы, выполненные указанными проволоками, обладают стабильной структурой, хорошей длительной прочностью и, что особенно важно, не склонны к охрупчиванию при длительной эксплуатации. Применение стандартных сварочных материалов (флюсов, газа или смеси газов) позволило получить сравнительно простое технологическое решение вопросов, относящихся к сварке разнородных сталей. [c.382]

Старение, самопроизвольно развивающееся в углеродистых конструкционных сталях, приводит к их охрупчиванию, снижению пластичности и вязкости, что может привести к трещинообразованию и даже разрушению детали при эксплуатации. [c.400]

Скоростью, с которой атомы Наде рекомбинируют друг с другом или с Н , образуя Hj, обусловлена каталитическими свойствами поверхности электрода. Если электрод является хорошим катализатором (например, платина или железо), водородное перенапряжение невелико, тогда как для слабых катализаторов (ртуть, свинец) характерны высокие значения перенапряжения. При добавлении в электролит какого-либо каталитического яда, например сероводорода или соединений мышьяка или фосфора, уменьшается скорость образования молекулярного Hj и возрастает адсорбция атомов водорода на поверхности электрода . Повышенная концентрация водорода на поверхности металла облегчает проникновение атомов водорода в металлическую решетку, что вызывает водородное охрупчивание (потерю пластичности) и может привести к внезапному растрескиванию (водородное растрескивание) некоторых напряженных высокопрочных сплавов на основе железа (см. разд. 7..4). Каталитические яды увеличивают абсорбцию водорода, выделяющегося на поверхности металла в результате поляризации внешним током или коррозионной реакции. Это осложняет эксплуатацию трубопроводов из низколегированных сталей в некоторых рассолах в буровых скважинах, содержащих сероводород. Небольшая общая коррозия приводит к выделению водорода, который внедряется в напряженную сталь и вызывает водородное растрескивание. В отсутствие сероводорода общая коррозия не сопровождается водородным растрескиванием. Высокопрочные стали из-за своей ограниченной пластичности более подвержены водородному ра- [c.58]

Решение этой проблемы - задача не простая. Прежде всего, наибольшую сложность в эту проблему вносят концентраторы напряжений, в том числе различные дефекты сварных соединений и основного металла, которые приводят к крайне неравномерному распределению напряжений и деформаций, возникновению локализованных пластических деформаций, изменению свойств металла из-за деформационного охрупчивания и старения и др. Кроме того, в расчетах ресурса безопасной эксплуатации необходимо учитывать повреждаемость металла во времени, что дополнительно усложняет решение подобных задач. Особую сложность представляет оценка ресурса элементов оборудования при одновременном действии нескольких повреждающих во времени факторов с учетом различного рода дефектов, в том числе и трещиноподобных. Заметим также, что практически открытой остается проблема старения металла в процессе эксплуатации оборудования. [c.329]

Большая часть повреждений оборудования и трубопроводов бывает вызвана, как правило, несколькими факторами, среди которых один может являться реперным. При этом отсутствие воздействия на конструкцию определенных факторов часто играет не менее важную роль, чем его присутствие. При выявлении реперных факторов и оценке их значимости необходимо использовать наиболее полную информацию, получаемую из всех доступных источников. Лишь при таком подходе удается установить основные причины разрушения объекта коррозию (сероводородное растрескивание, водородное расслоение и другие виды, согласно [104, 105]), усталость, водородное охрупчивание, перегрузку, износ, эрозию, перегрев, дефекты изготовления или монтажа, отклонения от технических условий на материал объекта, несовершенство конструкции, отклонения от проектных условий эксплуатации (несоответствие состава, температуры и влажности среды непредвиденные нагрузки, неэффективные противокоррозионные мероприятия) и т. п. [c.160]

Охрупчивание материала при возрастании частоты нагружения может возникнуть в условиях эксплуатации, например, применительно к лопаткам компрессора высоких ступеней газотурбинного двигателя. В условиях вынужденных колебаний от газодинамического потока имеющие место повреждения лопатки создают предпосылки возникновения резонансных явлений, когда при высоком уровне частоты нагружения в несколько тысяч герц могут иметь место возрастающие по уровню нафузки от резонанса. Однако следует оговориться, что возрастание частоты нагружения, особенно при резонансе, сопровождается снижением амплитуды колебаний. Поэтому с возрастанием частоты нагружения трещина может распространиться на все сечение детали только в припороговой области ее скоростей. [c.342]

Ряд высокохромисилх сталей в зависимости от рея има термообработки и температуры эксплуатации изделия могут изменять свои структуру и свойства, в основном приобретая хрупкость. В зависимости от химического состава стали и влияния термического воздействия в хромистых сталях наблюдаются 475°-ная хрупкость хрупкость, связанная с образованием сг-фазы охрупчивание феррита, вызываемое нагревом до высоких температур. 475°-ная хрупкость появляется в хромистых сплавах и сталях при содержании 15—70% Сг после длительного воздействия температур 400—540° С (особенно 175 С). Добавки титана и ниобия ускоряют процесс охрупчивания при 475°. [c.260]

Полученные результаты показывают, что применяемая в ряде случаев термическая обработка для снятия остаточных сварочных напряжений, связанная с нагревом конструкций до 600—700°С на воздухе и медленным охлаждением, может привести к резкому охрупчиванию ряда сплавов при эксплуатации в агрессивных средах. Чем более легирована а-фаза алюминием, примесями внедрения, цирконием, оловом и другими элементами, тем более интенсивно она распадается при медленном охлаждении и тем большее влияние оказывает газонасыщенный слой на характеристики работоспособности металла при эксплуатации в агрес-рвных средах. [c.136]

Динамическая вязкость исследованных сплавов выше статической (см. рис. 6). Это может показаться противоречащим инженерной практике. Но следует отметить, что ис-пытапня проводились, как правило, при температурах выше переходных для этих материалов, поэтому охрупчивание не наблюдалось. Имеются литературные данные относительно увеличения вязкости по мере повышения скорости нагружения сталей, содержащих 9% Ni [5]. Это позволяет предположить, что динамическое нагружение при эксплуатации [c.55]

При проектировании объектов котлонадзора для условий холодного климата следует иметь в виду, что в этом случае кроме рабочих условий, требования по которым определяются данными Правилами Госгортехнадзора СССР, на металл неблагоприятно воздействуют низкие температуры при загрузке Й разгрузке транспорта, при транспортировке полуфабрикатов, их складировании, хранении и при работах на монтаже. Должен быть разработан комплекс организационно-технических мероприятий, предупреждаюших снижение работоспособности материала во время действия указанных нерабочих условий. Если эти мероприятия трудно выполнимы или экономически необоснованы, то следует выбрать материал более устойчивый против охрупчивания при низких температурах. В отдельных случаях может оказаться достаточным проведение дополнительных испытаний на ударную вязкость при соответствующих низких температурах (указанных в данном разделе) и отбраковка партий с недостаточными значениями ударной вязкости кроме того, возмоя но некоторое увеличение толщины стенки детали, обеспечивающее исключение пластических деформаций в местах возможных концентраций напряжений. Вопросы, связанные с особенностями эксплуатации объектов котлонадзора при размещении их на территории с холодным климатом, должны быть решены прежде всего между заказчиком и предприятием-изготовителем оборудования и утверждены соответствующими министерствами, [c.65]

Типичным повреждением отремонтированных сварных соединений паропроводов из хромомолибденованадиевых сталей могут быть поперечные трещины, развившиеся при эксплуатации по механизму дисперсионного охрупчивания при повторном нагреве (см. рис. 2.14, а). Причиной повреждения такого вида преимущественно является необоснованная отмена термической обработки по режиму высокого отпуска после выполнения подварочного шва 09X1МФ. [c.282]

Ремонт сварных соединений в условиях заводского изготовления паропроводов [41] рекомендуется выполнять в соответствии с современными требованиями на сварку и проведение термической обработки. Однако допускается проводить ремонт сварных соединений паропроводных элементов из хромомолибденованадиевых сталей при использовании сварочных материалов типа Э-09Х1МФ и без термообработки соединений с подварочными швами. В результате применения такой заводской технологии наблюдались случаи преждевременного повреждения сварных соединений при эксплуатации паропроводов по механизму дисперсионного охрупчивания металла подварочного шва (см. рис. 2.13, а). [c.288]

Выше рассматривалось проявление водородной хрупкости неде-формированной отожженной стали. Поскольку, однако, при эксплуатации наводороживанию подвергаются реальные детали, имеющие значительно деформированную решетку, представляет интерес рассмотрение влияния предварительной холодной деформации на эффект водородного охрупчивания. Этот вопрос изучался [198] путем определения влияния наводороживання на механические свойства горячекатаной и холоднодеформированной (с обжатием 25 и 45%) мягкой стали. Было установлено, что показатели пластичности стали быстро [c.81]

Водородное охрупчивание в большой степени определяется напряженным состоянием материала, содержащего водород. Наводоро-женный металл, располагая определенным запасом пластичности в условиях одноосного и плоского растяжения, способен полностью утратить свои пластические свойства в местах концентрации напряжений, в которых реализуется обьемное напряженное состояние. При эксплуатации в водородсодержащей среде известны случаи выхода из строя труб из-за макрохрупко-го разрушения стенки в местах концентрации напряжений (скопления неметаллических включений или дефектов на внутренней поверхности стенки), хотя материал при испьп аниях на одноосное растяжение имел достаточный запас пластичности. [c.818]

При втором методе требуется знать, могут ли треш,ины инициироваться, и если могут, то необходимо попытаться предотвратить их распространение из участков с локальным высоким напряжением и локальным охрупчиванием, прежде чем они достигнут критического размера для быстрого разрушения в обычных условиях. Этим методом предусмотрен выбор материала, обладаюш,его удовлетворительными характеристиками остановки треш,ины. При этих обстоятельствах для стального листа должна быть соответ-ствуюш ая температура остановки треш,ины. Даже в таком случае представляет интерес поведение материала максимальной толш,ины при эксплуатации, так как большое количество последовательно выполняемых в подогретом и холодном состоянии технологических операций могут изменять свойства материала по сравнению с определенными на металлургическом заводе. [c.240]

Интерес к использованию микропроб для оценки склонности стали к хрупкому разрушению и определению степени ее охрупчивания под действием эксплуатационных факторов возрос в связи с возможностью избежать вырезки из металлоконструкции массивных макропроб (заготовок), что неизбежно требует проведения ремонтных работ. Поскольку в ряде случаев материал при эксплуатации подвергается значительному охрупчиванию, то использование при его ремонте сварки нередко приводит к вторичному трещинообразованию в зонах ремонта. [c.380]

Полученные в последние годы данные показывают, что зернограничная сегрегация примесей при развитии отпускной хрупкости приводит не только к снижению вязкости разрушения стали и повышению температуры хрупко-вязкого перехода, но и значительно повышает склонность к другим видам охрупчивания, существенным для условий производства и эксплуатации энергетического, металлургического, химического, машиностроительного и другого оборудования. Речь идет о склонности стали к водородной хрупкости и межкристаллитной коррозии под напряжением, межкристаллитному растрескиванию при повышенных температурах, например, при ползучести, в процессе сварки или поелесварочной термической обработки, наконец, к охрупчиванию при усталостном нагружении. Получила также значительное распространение гипотеза о сегрегационной природе влияния фо(4)ора в низколе [c.6]

Приведенные данные о совместном влиянии примесей и легирующих элементов на отпускную хрупкость и изложенные методы расчета температурных, кинетических и концентрационных закономерностс й охрупчивания могут быть аналогичным образом использованы для определения допустимых концентраций фосфора и никеля и их оптимальных соотношений в сталях, изделия из которых длительное время эксплуатируются при температурах, близких к температурам максимального охрупчивания. Это относится, например, к некоторым роторным, дисковым сталям, для которых оптимальные соотношения между концентрациями фосфора и никеля должны устанавливаться с учетом допустимого охрупчивания, обусловленного изотермическими вьщержка-ми при эксплуатации в интервале 400—550 0 в течение десятков лет. [c.205]

Японские коррозионисты сделали попытку систематизировать известные случаи наводороживания и охрупчивания титана при эксплуатации химической аппаратуры, пароконденсато-ров опреснительных установок и оборудования для нагрева воды. Эти данные приведены в табл. 5.4. Видно, что имелись случаи охрупчивания титанового оборудования вследствие наводороживания в органических кислотах, в смеси аммиака с мочевиной, щелочах и сероводороде. [c.192]

Наводороживание и охрупчивание металла происходит не только в результате технологических операций передела и обработки. но и при эксплуатации аппаратуры, особенно при наличии высокого давления водорода. Так, при 500—600° и давлении 500—600 атм стальные трубы, стойкие при работе в других газах, например в азоте, под влиянием водорода в течение непродолжительного периода работы претерпевают бездеформационное межкристал-литное разрушение [2]. [c.84]

При разработке и использовании деформированных и литых жаропрочных сплавов на никелевой основе для лопаток необходимо учитывать следующие особенности их поведения сравнительно низкую коррозионную стойкость в контакте с продуктами сгорания сернистых сортов топлива, возможность охрупчивания при длительной эксплуатации, наличие различных металлургаческих дефектов в отливках. [c.54]

Растрескивание металла трубопроводов вследствие водородного охрупчивания зарождается на участках стали с твердой мартенситной структурой, обычно в местах концентрации остаточных напряжений, возникающих при изготовлении труб. Как правило, коррозионное растрескивание кольцевых швов трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды, связано с непроваром в корне шва или внутренним подрезом. Любая прерывистость в корне шва может явиться причиной коррозионного растрескивания, при этом скорость распространения трещин в процессе эксплуатации газопроводов сернистого газа определяется глубиной и радиусом поверхностного дефекта в вершине сварного соединения [19]. Исследования коррозионных повреждений трубопроводов, изготовленных из стали марки 17Г2С и транспортирующих газ с примесью сероводорода (до 2%), показали, что общим для всех случаев разрушения сварных соединений является зарождение трещин [c.17]

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]

Для сталей высокой прочности, алюминиевых и титановых сплавов в широком интервале температуры критические значения коэффициентов интенсивности напряжений мало зависят от температуры. Поэтому оценку сопротивления хрупкому разрушению элементов конструкций из таких материалов следует проводить по минимальным значениям / i . Как показано в 3, при определении по уравнениям (3.13) критических значений температуры элементов конструкций имеет существенное значение учет роли размеров напряженных сечений, остаточной напряженности, деформационного старения и охрупчивания в условиях эксплуатации. Эти факторы принимаются во внимание путем введения соответствующих экспериментально устанавливаемых температурных сдвигов А нр, и АГкрг (см. рис. 3.8). [c.64]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...