Хрупкие разрушения прн эксплуатации

Значения критической температуры, особенно второй, существенны при определении сопротивления элементов конструкций хрупкому разрушению. Эксплуатация этих конструкций в области хрупких состояний приводит к большому снижению (на десятки процентов) предель- [c.18]

Образование хрупких разрушений. Эксплуатация сварных конструкций показывает, что иногда в них образуются трещины. Нередки случаи, когда трещины, обнаруженные в эксплуатации, представляют собой кристаллизационные трещины, возникшие в швах при их наложении и раскрывшиеся спустя длительный промежуток времени в результате растягивающих напряжений и низкой температуры. В сварных конструкциях, работающих при переменных нагрузках, усталостные трещины образуются в сварных швах, в околошовных зонах, в основном металле, в местах концентрации напряжений (в зависимости от формы и конструкций соединений, рода материала, термической об работки и т. д.). Трещины в сварных конструкциях образуются также и при отсутствии первичных разрушений и переменных напряжений. Подобного рода трещины называют хрупкими. Иногда образование хрупких трещин в сварных конструкциях объясняется влиянием собственных остаточных напряжений, вызванных сваркой. В гл. VII было показано, что величины остаточных напряжений в сварных соединениях из углеродистых и других сталей почти всегда достигают предела текучести металла, а в некоторых случаях превышают его. [c.213]

Различают пластичное (вязкое) и хрупкое разрушение металлов. Характерная особенность пластичного разрушения — большая предшествующая пластическая деформация, составляющая десятки и даже сотни процентов относительно поперечного сужения или удлинения. Высокопластичные материалы разрушаются путем среза (соскальзывания) под действием максимальных касательных напряжений (рис. 13.38, а), менее пластичные получают разрушение типа конус-чашечка (рис. 13.38, б). Излом имеет матовый оттенок и волокнистый характер. Пластичное разрушение требует затрат большого количества энергии, поэтому при эксплуатации конструкций случается сравнительно редко. [c.544]

Процесс хрупкого разрушения может включать три этапа возникновение трещины, медленное (стабильное) ее развитие и лавинообразное (нестабильное) распространение разрушения. В зависимости от материала, геометрии изделия и условий нагружения продолжительность стадии медленного развития может быть различной либо совсем отсутствовать, либо быть весьма длительной. В последнем случае отдельные конструкции допускают к эксплуатации с трещиной или трещиноподобным дефектом при условии контроля за их медленным развитием и своевременного предупреждения лавинообразного разрушения. Для этого необходимо знание скорости медленного развития и критического размера трещины, свыше которого начинается ее нестабильное распространение. [c.545]

По характеру утраты работоспособности отказы могут быть внезапными и постепенными. При этом внезапность отказа при эксплуатации аппарата ввиду скрытности процесса разрушения еще не означает, что такой отказ может быть квалифицирован как внезапный. Спецификой внезапного отказа является независимость момента его наступления от длительности предыдущей работы элемента. К внезапным отказам можно отнести потерю устойчивости, хрупкое разрушение и другие случаи потери работоспособности. К постепенным отказам относятся большинство отказов элементов [c.61]

Первопричиной хрупких разрушений нефтегазохимической аппаратуры является сложность напряженного состояния металла конструктивных элементов корпуса аппарата объемность напряженного состояния, особенно в местах концентраторов напряжений пониженные (хладноломкость) или повышенные (химическая неоднородность и ползучесть) температурные условия эксплуатации и повышенные эксплуатационные нагрузки. [c.93]

В связи с отсутствием приемлемых технологических решений изготовления надежного в эксплуатации сварного нефтегазохимического оборудования из хромомолибденовых сталей мартенситного класса актуально исследование влияния структурно-механической неоднородности на склонность сварных соединений этих сталей к хрупкому разрушению и на этой основе разработка научно обоснованных технологических мероприятий по ограничению отрицательного влияния факторов неоднородностей для обеспечения их работоспособности. [c.96]

Если в результате испытаний образцов оказалось, что ударная вязкость и пластические свойства (относительное удлинение 5 и сужение /) ниже нормативных требований, то должны быть проведены дополнительные расчеты по оценке сопротивления хрупкому разрушении по критериям трещиностойкости с привлечением специализированных научных подразделений и специалистов, ответственных за конструирование, изготовление и эксплуатацию обследуемого аппарата. [c.370]

Для количественного сопоставления склонности материалов к хрупкому разрушению в зависимости от температурных условий эксплуатации широко используется способ серийных испытаний на ударную вязкость стандартных образцов с надрезом. По результатам этих испытаний обычно строят температурные зависимости ударной вязкости Ои и доли вязкой составляющей в изломе Fb- Для хладноломких металлов эти зависимости имеют резкий спад, по которому определяют критическую температуру хрупкости Гкр. При более пологих переходах в область хрупкого состояния используют условные приемы определения Гкр по допуску на снижение Дн или Fs- Полученная из испытаний критическая температура хрупкости Гкр(°К) сопоставляется с минимальной температурой металла в условиях эксплуатации Та. [c.20]

Таким образом, для определения сопротивления хрупкому разрушению элементов конструкций и машин необходимо располагать данными о максимальных нормальных напряжениях а э и минимальной температуре Гэ при эксплуатации, а также данными о сопротивлении разрушению применяемого металла при соответствующих условиях нагружения (см. рис. 4.1). [c.65]

Хрупкое разрушение металлических материалов при эксплуатации конструкций из них на Крайнем Севере, в космосе, в криогенных установках представляет серьезную опасность. Разработка практических мероприятий по борьбе с хладноломкостью — трудная задача, решение ее невозможно без теоретического изучения этого явления. [c.19]

Испытания на ударную вязкость образцов с выращенной в них усталостной трещиной используют в процессе производства дисков для оценки их чувствительности к хрупкому разрушению. Ранее в эксплуатации находились диски, [c.465]

Разрушение образцов с ориентацией трещины 0Y при обеих формах цикла нагружения было одинаковым и принципиально отличалось от разрушения диска в эксплуатации. Развитие трещин в этих образцах шло с реализацией преимущественно вязкого внутризеренного разрушения материала, и на значительной площади изломов этих образцов были сформированы усталостные бороздки, направленные по фронту трещин (рис. 9.38). Хрупкого разрушения материала но границам фаз в изломах этих образцов практически не наблюдалось. Развивавшиеся в них трещины продвигались в магистральном направлении сплошным фронтом. Шаг усталостных бороздок в направлении развития трещин возрастал с 0,2 до 1,7 мкм (рис. 9.39). [c.512]

Так, для роторов ВД, где хрупкое разрушение маловероятно, достаточно использовать метод вибродиагностики, который может применяться в процессе эксплуатации для обнаружения дефектов сравнительно больших размеров. Для роторов СД требуется проводить дефектоскопический контроль в полном объеме. [c.233]

Анализ разрушений (аварий) показал, что их основная причина — некачественное выполнение сварных швов как на заводах, так и в монтажных условиях, особенно в узлах, от которых зависит надежность и долговечность всей конструкции. Возможны также и хрупкие разрушения металла, зависящие от отрицательной окружающей температуры, что значительно чаще отмечается в период Первой зимы эксплуатации оборудования в северных и восточных районах страны. [c.135]

Возникновение пластичного излома обычно означает, что материал до разрушения выдержал нагрузку, соизмеримую с пределом прочности, т. е. соответствующую расчетной нагрузке, и поэтому преждевременного разрушения, столь опасного при хрупких разрушениях, не произошло. Отсюда следует, что причинами возникновения пластичных изломов в эксплуатации обычно являются значительные перегрузки, возникающие либо вследствие резкого нарушения нормальных условий работы конструкции (например, вторичные разрушения при перегрузках после предварительного выхода из строя отдельных элементов), либо вследствие ошибки, допущенной при расчете на прочность, неполного учета реальных условий эксплуатации или резко пониженных свойств материала (при сохранении высокой пластичности). [c.35]

В эксплуатации разрушались болты из стали ЗОХГСА. Разрушение в трех случаях проходило по впадинам резьбы и в двух — по переходу от конусной части к цилиндрической по гру бым рискам от резца. Было установлено низкое качество вы полнения резьбы аварийных болтов надиры, риски, надрывы По этим дефектам наблюдалось множественное растрескивание В зоне ЗР излом имел хрупкий характер, в зоне долома наблю дались скосы с шероховатой поверхностью. В ряде случаев на поверхности излома наблюдались поперечные надрывы. Газовый анализ показал по-вышенное содержание кислорода (7,5— 8,0 см /100 г) и водорода (14,6—15,2 см /100 г) по сравнению с болтами неаварийной плавки (кислород 6,2 см ЮО г, водород 9,24 см ЮО г). Ударная вязкость образцов аварийной плавки была на 26% ниже повторная термическая обработка повысила работу разрушения при статическом и ударном изгибе в среднем на 50 7о- Причиной разрушения болтов явилось некачественное выполнение механической обработки, наличие надиров и острых надрезов в сочетании с повышенной склонностью к хрупкому разрушению материала (высокое содержание водорода). [c.69]

Для большинства отраслей техники наиболее частыми разрушениями в эксплуатации являются усталостные (до 80% всех случаев разрушений) в последнее время в связи с расширением применения высокопрочных материалов участились случаи замедленных и хрупких разрушений. Следует отметить резкое уменьшение числа разрушений деталей горячей части авиадвигателей от длительного действия статических нагрузок при высоких температурах, чему способствовало то, что в последние годы обращается особое внимание на состояние поверхностного слоя деталей, сильно влияющего на жаропрочность [42]. [c.172]

Понижение температуры эксплуатации увеличивает интенсивность возникновения всех видов разрушений. Следует подчеркнуть, что накопление усталостных повреждений, коррозийно-эрозионные процессы, износ трущихся поверхностей могут ускорить возникновение хрупких разрушений, создавая условия зарождения и лавинного распространения трещин. [c.21]

Известно также, что в эксплуатации большинство случаев хрупкого разрушения конструктивных элементов происходит в результате увеличения дефектов (трещин) до критического размера при [c.239]

Опасная природа многих криогенных жидкостей требует надежной методики расчетов для обеспечения достаточной конструктивной прочности. Основной проблемой является предотвращение возможности хрупкого разрушения, поскольку оно представляет собой внезапный и неконтролируемый процесс. Опыт эксплуатации многих конструкций показал, что в большинстве случаев хрупкое разрушение начинается с образования мелких трещин, которые в процессе эксплуатации развиваются и превращаются в трещины критических размеров. В соответствии с этим, рассматривая проблему разрушения, выделяют три основных момента 1) начальная трещина 2) развитие трещины [c.12]

Возможность хрупкого разрушения зависит от многих факторов. Рассмотрим, например, уравнения (И) и (21), с помощью которых можно вычислить соответственно критическую длину трещины и число циклов до разрушения. Для решения этих уравнений необходимо знать свойства материала, характер нагружения в процессе эксплуатации, вероятные размеры исходной трещины и вид зависимости K=f(a) для данного случая. Для сложной конструкции все эти факторы, очевидно, установить не удается. Поэтому для обеспечения безопасности и надежности конструкции необходимо разработать план ограничения этой неопределенности. Он состоит из следующих элементов 1) определение расчетных критериев и допущений, используемых при анализе 2) расчет конструкции с учетом допустимого повреждения 3) осуществление мероприятий по обеспечению выполнения требований расчета. [c.25]

Несущая способность деталей при действии статических нагрузок, при которой сохраняется надежная работа машин, бз дет обеспечена при действии на деталь нагрузок, не вызывающих разрушения деталей, недопустимых условиями эксплуатации перемещений и деформаций. В условиях длительного действия статических нагрузок и повышенных температур расчет на ирочность конструктивных элементов (детали паровых и газовых турбин, реакторов и др.) основывается на анализе перераспределения напряжений в связи с ползучестью материала и на оценке сопротивления хрупкому разрушению металла, постепенно теряющего пластичность. В результате ползучести деформации деталей могут во времени достигать [c.221]

Можно привести следующую схему механизма хрупкого разрушения конструкции при наличии в ней остаточных напряжений. В конструкции всегда имеются резкие изменения сечения и различного рода дефекты, что создает местное повышение напряжений и объемное напряженное состояние. В случае эксплуатации конструкции при низкой температуре металл на участках с резкими концентраторами напряжений может переходить в хрупкое состояние. Однако для того, чтобы в этих местах могла при статической нагрузке зародиться трещина, необходимы средние напряжения выше предела текучести металла. Рабочие напряжения в конструкциях, как правило, всегда бывают ниже предела текучести. Поэтому при статических условиях нагружения нет оснований ожидать зарождения развивающейся трещины. Если же в районе расположения резкого концентратора напряжений имеются значительные растягивающие остаточные напряжения, то достаточно небольшого импульса, чтобы появилась и начала распространяться хрупкая трещина. [c.221]

В табл. 8 приведено изменение пластичности оболочечных сталей, облученных в различных реакторах. Как видно из приведенных данных, при дозах облучения свыше 10 н/см аустенитные нержавеющие стали имеют практически хрупкое разрушение, что существенно снижает надежность изделий в эксплуатации. Поэтому в нашей стране и за рубежом проводится широкий комплекс исследований, посвященных изучению этого явления. Анализ литературных данных позволяет выделить в основном две точки зрения на механизм ВТРО конструкционных материалов 1) причиной ВТРО является гелий, образующийся при облучении в результате ядерных реакций [4, 6, 15, 26, 90, 911 2) отрицание существенной роли гелия в высокотемпературном радиационном охрупчивании 13]. [c.95]

Запас вязкости не может быть равным нулю, так как возможны возникновения в процессе эксплуатации, ухудшающие вязкость (повышающие порог хладноломкости) обстоятельства, а это приведет к охрупчиванию материала. В соответствии с этим, положение порога хладноломкости характеризует сопротивление хрупкому разрушению. Чем ниже положение порога, тем более надежен материал, так как охрупчивающие факторы могут еще и не перевести его в состояние, склонное к хрупкому разрушению. [c.74]

Можно отметить следующие особенности разрушений при статическом нагружении при одновременном действии механических нагрузок и рабочих сред. В условиях общей коррозии характер разрушений мало отличается от такового при статическом нагружении в нейтральной среде. В зависимости от качества металла и свойств коррозионной среда разрывы происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что, несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шейкообразование) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой. В условиях локализованной (язвенной, точечной) коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва. Часто имеет ме- [c.119]

Примером сероводородного растрескивания деталей газопромыслового оборудования является хрупкое разрушение пластин компенсатора насоса 9МГР на промстоках. Микроструктура металла пластин ферритная с небольшим количеством перлита, твердость составляет 140 НВ, коррозионные трещины развивались по границам зерен. Произошедшее после семи месяцев эксплуатации водородное растрескивание скалки насоса ХТР-1,6/200, который перекачивает ингибитор КИГИК, приготовленный на основе метанола, обусловлено наличием большого количества мартенситной составляющей в приповерхностном слое металла скалки, твердость которого достигает 53 HR . [c.43]

В большинстве случаев знание экспериментальной зависимости Гхл от величины интеграла облучения Ф1 образцов материала корпуса А7° =/(Ф0 при определенной рабочей температуре позволяет вычислить допустимое значение интеграла облучения м соответственно срок службы корпуса реактора. Опыт эксплуатации реакторов [55] показывает, что безопасная рабочая температура корпуса должна быть выше Тне менее чем на 40° С. Имеются экспериментальные данные о том, что при Тоез—Гх.( 30°С может произойти хрупкое разрушение. В тех же конструкциях при 7оез—Гхл 40°С хрупкого разрушения не происходит. Таким образом, при рабочей температуре корпуса Траб должно выполняться условие [c.72]

В зависимости от сочетания различного рода неблагоприятных факторов при эксплуатации сварных конструкций имеют место вязкие, квазивязкие, хрупкие и квазихрупкие разрушения. Вязкие разрушения происходят в условиях общей текучести ослабленного дефектом сечения шва. Квазивязкие — когда большая часть ослабленного сечения сварного шва охвачена пластической деформацией, а остальная часть работает упруго. Хрупкие разрушения протекают при низком уровне приложенных напряжений на стадии упругой работы конструкций, а квазихрупкие — когда незначительная часть ослабленного сечения вблизи дефекта охвачена пластической деформацией. Термин квази в данном случае означает приближение к хрупкому либо вязкому разрушению, [c.40]

Причиной всех перечисленных видов разрушения является появление и развитие трещины, поэтому наряду с оценкой чувствительности материалов к трещине, больщое значение приобретает анализ закономерностей развития трещины. Трещины начинают развиваться задолго до полного разрушения при усталостном, пластическом и даже хрупком разрушении. Длительность процесса разрушения, т. е. роста трещины до полного разрушения, занимает значительную часть жизни детали, доходя до 90% и выше. Главное при эксплуатации детали не наличие у нее трещины, а темп ее роста. Рассмотрим, какие типы трещин встречаются в практике. [c.320]

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]

Повышение сопротивления элементов конструкций хрупкому разрушению с учетом изложенных выше основных механических закономерностей возникновения,развития и остановки хрупких трещин должно осуществляться путем рационального проектирования, правильного выбора металла и технологии изготовления, контроля и наблюдения за состоянием конструкций в эксплуатации. При этом задача сводится к обеспечению возможности снижения критической температуры хрупкости и повышения разрушающего напряжения. Решение этой задачи достигается снижением концентрации напряжений, уменьшением возможности динамических перегрузок, применением термической обработки сварных соединений, снижением начальной дефектности конструкций. Значительное снижение критической температуры возможно в результате легирования термообрабатываемых сталей при этом наибольший эффект достигается при легировании сталей никелем. [c.68]

В установках для подготовки нефти используют оборудование различного назначения теплообменники, насосы, дегидраторы, резервуары и др. Среди них наиболее металлоемкие и весьма ответственные резервуары, предназначенные для предварительного отстоя обводненной нефти, сбора и отстоя сточной воды, сбора и хранения товарной нефти и нефтепродуктов. Исходя из условий эксплуатации резервуаров, к конструкционному материалу предъявляют сложный комплекс требований он должен обладать высокой прочностью при достаточно высокой пластичности и вязкости, минимальной склонностью к хрупкому разрушению, хладоломкости и старению, низкой чувствительностью к надрезам, хорошей свариваемостью, высокой коррозионной стойкостью к воздействию атмосферы, грунтовых вод, хранимых нефтей и нефтепродуктов. Основной конструкционный материал для изготовления резервуаров — сталь различных марок. В последние годы получают все большее распространение алюминиевые сплавы для изготовления отдельных узлов резервуаров — крыш и верхних поясов вертикальных цилиндрических резервуаров. [c.164]

Если в процессах с запаздыванием время до начала процесса (порог чувствительности) является основным периодом эксплуатации изделия, а сам процесс протекает с большой интенсивно стью, то такое явление воспринимается обычно как спонтанный (самопроизвольно возникающий) процесс. Так, хрупкое разрушение металлов, схватывание при трении и ряд других процессов носят лавинообразный характер и возникают после накопления внутренних повреждений или при наблагоприятном сочетании внешних воздействий. [c.107]

Стрела прямой лопаты. Разрушения стрелы часто связаны с ее падением из-за выхода из строя двуногой стойки или ее оси. Опасность хрупкого разрушения стрелы, особенно при понижении температуры, возникает вследствие динамического характера нагрузок, а также недостатков конструктивного и технологического оформления узлов, повышающих, их хладноломкость (см. рис. 32 и 33). Установлено, что узлы машин, изготовленные из стали ВСт.З, не отвечают требованиям, предъявляемым к конструкциям, предназначенным, для эксплуатации в условиях низких температур. [c.87]

Второе направление, обеспечивающее повышение хладностойкости деталей машин, заключается в уменьшении роли механико-геометрических факторов, способствующих появлению хладноломкости. Необходимо предельно уменьшать коэффициенты концентрации напряжений, создаваемых, например, выточками, переходами, сопряжениями и т. п. Следует полностью исключить возможность зарождения трещин при обычной или малоцикловой усталости, так как такие трещины, накопленные в процессе эксплуатации ири всех климатических условиях (т. е. в периоды не очень низких температур), могут приводить к резкому увеличению склонности изделий к хрупкому разрушению. Поэтому для машин, предназначенных для эксплуатации ири низких температурах, следует рекомендовать применение в расчетах на предел выносливости повышенных коэффициентов запаса. Опасными могут оказаться различные незакрытые пазы, щели, другие места, в которых может задерживаться и накапливаться влага в виде льда. При замерзании влаги такие места могут быть источниками дополнительных напряжений. [c.237]

Поверочные расчеты имеют своей целью оценку работоспособности конструкций с учетом условий эксплуатации (режимы, тепловых и меха-вдческих нагрузок, воздействия окружающих сред, переменности и длительности нагружения), конструктивных форм и технологии. К поверочным расчетам относятся расчеты на статическую прочность (по категориям напряжений), циклическую прочность, сопротивление хрупкому разрушению и устойчивость. [c.38]

Малая начальная вязкость материала детали и прсле-дующее уменьшение ее в процессе эксплуатации до величины, соответствующей возможности хрупкого разрушения. [c.4]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...