Механическая и термическая усталость

По происхождению дефекты подразделяют на производственные и эксплуатационные. Производственные делятся на металлургические, возникающие при отливке и прокатке, и технологические, возникающие при изготовлении деталей (сварке, пайке, склеивании, клепке, механической, термической и других видах обработки, нанесении гальванических покрытий и др.). Эксплуатационные дефекты возникают после некоторой наработки изделия в результате усталости материала деталей, коррозии, изнашивания и т.д., а также неправильного технического обслуживания и ремонта. [c.189]

В макромасштабе между малоцикловой и термической усталостью имеются как общие черты, так и различия [93]. В отличие от механических напряжений термические действуют главным образом у поверхности детали, поскольку возникает градиент температуры по толщине металла. [c.144]

По происхождению дефекты изделий подразделяют на конструктивные, являющиеся следствием несовершенства конструкции из-за ошибок конструктора производственно-технологические, возникающие при отливке и прокате металлов, изготовлении и ремонте деталей (пайке, сварке, клепке, склеивании, механической, термической и других видах обработки, нанесении покрытий и др.), а также эксплуатационные, возникающие после некоторой наработки изделия в результате усталости металла деталей, коррозии, изнашивания и неправильного технического обслуживания и эксплуатации. [c.71]

МЕХАНИЧЕСКАЯ И ТЕРМИЧЕСКАЯ УСТАЛОСТЬ [c.202]

Термическая усталость (склонность материала к образованию трещин в результате чередования нагревов и охлаждений) — явление, аналогичное механической усталости, рассмотренной выше. Однако между термической и механической усталостью есть существенные различия. Главное из них состоит в том, что при термической усталости напряжения вызываются не внешними нагрузками, а нереализованными термическими перемещениями наиболее нагретых или охлажденных элементарных объемов материала при неоднородном температурном поле детали. [c.205]

Поведение деталей при термической усталости определяется тепловыми и механическими характеристиками материала, формой и размерами деталей, средой и условиями их нагрева поэтому полная оценка сопротивления термической усталости может быть дана только испытаниями натурных образцов в условиях, близких к экспериментальным. [c.205]

Механическая или термическая усталость Коррозионно-механическая усталость Дефекты производства Прочие [c.472]

Развитие термической усталости обязано действию многократных термических напряжений, когда свободному расширению или сжатию наружных слоев металла препятствуют внутренние слои. Термические напряжения определяются теплофизическими и механическими свойствами металла, а также свойствами окружающей теплопередающей среды. В качестве основного параметра для оценки термической усталости принимается суммарная деформация в цикле. Разрушения при этом могут быть обусловлены как усталостью, так и ползучестью. Изменения, свойственные ползучести, вызывают напряжения, действующие в металле при максимальной температуре, а процессы усталости обусловлены циклическими воздействиями температурных напряжений. [c.7]

Отказ (событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния), вызванный деформацией и разрушением металла оборудования, называют механическим отказом (МО). Признаками МО (недопустимое изменение признаков нормальной работы объекта) являются снижение рабочего давления и производительности, выход продукта на поверхность и др.. При этом за критерии МО (признаки отказа, которые являются необходимыми и достаточными для суждения о нарушении работоспособности) принимаются недопустимые по условиям эксплуатации простой объекта, утечка продукта и др. Под характером МО понимается конкретное материальное изменение объекта при его переходе в неработоспособное состояние, например, разгерметизация (свищ, разрыв), чрезмерная деформация (потеря устойчивости первоначальной формы) и др. Причинами МО являются процессы накопления повреждений (усталость, коррозия, ползучесть, термическая флуктуация, старение). Повреждения вызывают отказ, когда какой-либо его характерный параметр (например, длина трещины) достигает своего некоторого предельного (критического) значения. Последствия отказа [c.62]

В домнах и мартенах из-за неравномерности выгорания и раскисления футеровки, из-за неоднородности огнеупоров происходят непрерывные изменения. Высочайшие температуры также приводят к внутренним изменениям, грозящим возможностью аварии. Интроскопия способна повысить надежность работы подобных сооружений. С помощью интроскопии машиностроители исследуют остаточные напряжения в металлах после термической и механической обработки, зоны перекристаллизации при закалке и отжиге, контролируют степень усталости ответственных деталей и узлов механизмов, процессы горения различных топлив в камерах высокого давления, механизм трения и т. п. [c.7]

Его физически невозможно исключить, поскольку температура характеризует основное свойство материальных систем, связанное с их тепловым движением. Поэтому, анализируя разрушение полимеров главным образом под влиянием температуры и нагрузки, необходимо рассмотреть и предельный случай, когда внешняя механическая нагрузка отсутствует и наблюдается разновидность статической усталости— старение [13]. Напомним, что кинетическая концепция прочности твердых тел постулирует адекватность термического и механического факторов хрупкого разрыва. Это обстоятельство учитывается феноменологической моделью [35], описывающей также процесс старения. [c.157]

Интенсивность понижения кривой выносливости зависит также от химического состава стали, ее термической и механической обработки, свойств коррозионной среды, напряженного состояния и частоты приложения напряжений. Действительно, коррозионно стойкие стали почти всегда более стойки к коррозионной усталости исследования показали, что термическая обработка стали придает ей различную стойкость (см. дальше, VI—4). Коррозионно-усталостная стойкость зависит и от механической обработки поверхности стали, например [c.105]

При проектировании аппаратов важно правильно определить совокупность видов деформирования, к которым можно отнести квазистатическое деформирование, много- и малоцикловую усталость как механическую, так и термическую, стационарную и циклическую ползучесть, а также влияние среды, определяемое помимо хорошо изученных коррозионных, эрозионных и диффузионных явле- [c.39]

Механические напряжения. В условиях воздействия агрессивной среды коррозию стимулируют постоянные растягивающие напряжения, как внешние, так и внутренние, остаточные после термической или механической обработки металла, и знакопеременные нагрузки. Первые вызывают коррозионное растрескивание металлов, вторые — явление коррозионной усталости [c.54]

Для оценки пригодности гафния как конструкционного материала существенное значение имеют его механические свойства. Изучены такие механические свойства гафния, как твердость, ползучесть, прочность на разрыв, продольное и поперечное растяжение, усталость металла и др. Исследовалось влияние на эти свойства примесей, температуры, предварительной термической обработки образцов, действие ядерного облучения, влияние способа переплавки металла и т. д. [c.105]

Жаропрочность — способность материала сопротивляться ползучести и разрушению при высоких температурах (—0,5—0,8Гпл). Кроме высокой длительной прочности (сопротивление разрушению при заданных температуре Т и времени действия т) и сопротивления ползучести (постоянное напряжение, которое вызывает за определенное время т при постоянной температуре Т деформацию е заданной величины, %), жаропрочные материалы должны во многих случаях хорошо противостоять механической усталости, а в условиях службы при переменных температурах и термической усталости [25—-27 ]. В условиях резонанса жаропрочность может быть связана с высоким значением внутреннего трения (высоким уровнем демпфирования) материала [281. [c.206]

По различнь м причинам, закономерно или случайно силовые и температурные нагрузки изменяэтся во времени и становятся причиной механической, термической, коррозионно-механической усталости, различньгх видов ползучести, признаки которых в последнее время обнаруживаются при эксплуатации аппаратов для глубокой переработки нефти З]. [c.190]

Правила ASME(Xl) [25] рекомендуют, чтобы все несплошности в тест-образцах представляли собой трещины, причем различной природы трещины механической усталости, межкристал-литные коррозионные трещины и трещины термической усталости. Не менее 75% трещин должны быть трещинами коррозийного растрескивания и термической усталости. [c.149]

Структуроскопы. Вихретоковые структуроскопы позволяют оценивать степень химической чистоты электропроводящих материалов, сортировать полуфабрикаты и изделия по маркам (химическому составу) материала, по твердости, прочности и т.д. Структуроскопами можно выявлять неоднородные по структуре зоны, например мягкие пятна, оценивать глубину и качество механической, термической и химико-термической обработки на разных стадиях технологического производства. С помощью структуроскопов можно определять и степень механических напряжений, выявлять зоны усталости, контролировать качество поверхностных слоев. [c.416]

В работе показано влияние диффузионного хромирования на жаростойкость, термическую усталость, механические свойства, свариваемость и штампуемость малоуглеродистой стали, легированной малыми добавками Мп, Т1, N5, V. Опытные стали после диффузионного хромирования имеют в ряде случаев более высокие физико-химические и технологические свойства, чем хромоникелевая сталь Х18Н9Т. Например, жаростойкость при 900° С хромированных сталей в 2—8 раз выше жаростойкости стали Х18Н9Т особенно преимущество первых сталей проявляется в условиях частичных теплосмен под приложением нагрузки. Хромированные опытные стали. чорошо свариваются всеми видами сварки, отмечается высокая способность стали к штамповке, высокая пластичность. Легирование малоуглеродистой стали небольшими добавками Мп, Т1, Nb, V значительно улучшает свойства хромированной стали. Наибольший эффект наблюдается для стали, легированной ннобие . . [c.128]

Большое влияние на жаропрочность оказывает режим работы сплг ва — характер изменения температуры и нагрузки во времени. При нг личии теплосмен материалы подвергаются термической усталости, чт может резко (в несколько раз) увеличить скорость ползучести нли npi вести к разрушению детали даже в отсутствие механических нагрузо [c.294]

В наиболее тяжелых условиях находятся лопатки ту] бин, которые работают при температурах 850—1050°С. Он подвергаются значительным растягивающим напряжения вследствие центробежных нагрузок, эти напряжения выз1 вают ползучесть деталей. Скоростной газовый поток выо кой агрессивности и режим работы предопределяют во никновение переменных механических и термических н грузок, вызывающих высокотемпературную и термическу усталость, активное развитие процессов газозой корроз и эрозии. Сопловые лопатки работают при температур до 1150°С и небольших напряжениях, а диски—при темп ратурах 600—800°С и более высоких рабочих нагрузках ( 500—600 МПа), поэтому жаропрочные сплавы, использ емые для этих групп деталей, значительно различаются i составам и свойствам. [c.322]

Один из основных видов коррозионного разрушения газонефтепромыслового оборудовармя — статическая водородная усталость (СВУ), т.е. снижение длительной прочности стали в результате водородного охрупчивания в условиях статического нагружения металла. Предел статической водородной усталости, соответствующий максимальному напряжению, при котором не наблюдается коррозионного растрескивания, зависит от многих взаимосвязанных факторов химического состава, термической обработки и механических свойств стали, уровня приложенных напряжений, количества поглощенного водорода, состояния поверхности и др. Влияние этих факторов не только взаимосвязано, но в некоторых случаях и противоположно. Поэтому нельзя рассматривать предельные напряжения, при которых не проис.чодит сероводородного растрескивания, как абсолютные значения дог скаемыч напряжений. которые могут быть использованы при проектировании оборудования их следует рассматривать как сравнительные величины при сопоставлении стойкости различных металлов. [c.35]

Предыстория изготовления труб или технологическая наследственность , в первую очередь механическая и термическая обработка, во многом обусловливают коррозию под напряжением. Так, формование уиоминаемых выше разрушившихся спиральношовных труб без должной настройки формующих машин привело к созданию в металле остаточных напряжений до 125 МПа (табл. 4). Кроме того, формующие ролики оставили сннральные вмятины на поверхности с соответствующим наклепом и понижением коррозионной стойкости (наблюдались полосы избирательной механохимической коррозии). Остатки прокатной окалины также создают на поверхности коррозионные гальванопары, которые могут привести электрохимический потенциал локальных участков к значениям, при которых возникают трещины. Механическая обработка поверхности (нанример, при зачистке поверхности трубы скребками) создает неоднородность физико-механического состояния поверхностного слоя и вызывает сильную электрохимическую гетерогенность поверхности, способствующую развитию значительной локальной коррозии. Большое влияние формы и количества неметаллических включений, т. е. степени загрязнения стали, на коррозионную усталость (снижение выносливости) также обусловлено электрохимической гетерогенностью в области включения, усиливающейся при приложении нагрузки вследствие концентрации напряжений. В этом отношении является неудовлетворительным качество стали 17Г2СФ непрерывной разливки в связи с большой загрязненностью неметаллическими включениями (в частности пластичными силикатами), что привело к почти полной потере пластичности листа в направлении поперек прокатки. [c.229]

Важным признаком коррозионной усталости является практически полное отсутствие связи между механическими характеристиками при статическом и циклическом нагружеииях в воздухе и условным пределам коррозионной усталости. Прямой связи нет и между коррозионной усталостью и коррознопио 1 стойкостью металлов в ненапряженном состоянии. Легирование сталей хромом, никелем и другими элементами (ие переводя их в класс коррозионно-стойких сталей) на несколько порядков повышает их коррозионную стойкость в нейтральных электролитах, но пе оказывает существенного влияния на коррозионно-усталостную прочность [481. Обыч1ю более прочные металлы (структуры) в большей степени подвержены коррозионной усталости (см. рис. 27). При коррозионной усталости термическая обработка не дает повышения усталостной прочности. [c.81]

Что касается влияния термоциклирования на сопротивление разрушению металлов (без приложения извне механических нагрузок), то оно, как указано выше, может быть самостоятельной причиной усталости металла. Так циклическое изменение температуры в интервале 700-1050°С с периодичностью 15 с приводит к появлению термических напряжений на кромках лопаток турбин от а =66 МПа до =32 МПа (Чупри- [c.110]

Усталость полимерных материалов существенно зависит от температуры. При понижении температуры вплоть до очень низких температур явление усталости исчезает. В связи с этим возникло представление о двух различных механизмах разрушения. Естественно было предположить, что при низких температурах (при Т— 0 К) разрушение происходит только под действием приложенной механической нагрузки (атермический механизм), а при более высоких оно является результатом воздействия механических напряжений и тепловых колебаний атомов и молекул (термический механизм разрушения). Систематическое исследование временной зависимостн прочности твердых тел, обусловленной влиянием тепловых флуктуаций атомов на процесс разрушения, было предпринято Журковым и его сотрудниками [2, 12— 14]. Оказалось, что временная зависимость прочности при одноосном растяжении (при условии а = сопз1) для различных полимерных материалов (как правило, ори-ентировацных) описывается с[)ормулой [c.290]

Влияние остаточных напряжений, а также. механического и термического способов их снятия исследовалось на сферических сосудах диаметром 1500 мм и толщиной стенки 25,4 мм [47]. В сферическую модель вваривались испытуемые диски диаметром около 900 мм со сварным соединением предварительно надрезанных по кромке половин (по типу образцов, используемых в испытаниях по методу Уэллса). Было установлено, что хрупкому разрушению при низком напряженном состоянии металла способствовали пониженная ударная вязкость металла в надрезе, низкая температура, большая острота надреза и высокие остаточные растягивающие напряжения, в то время как снятие остаточных напряжений повышало уровень разрушающих напряжений. Результаты испытаний сосудов давления до разрушения использовались также для качественной оценки характеристик вязкости новых сталей. Например., результаты испытаний сосудов, изготовленных из стйли с 9% N1 под давлением при температурах до —196° С, показали ее высокую сопротивляемость хрупкому разрушению [ 0, 51 ]. Другие данные по хрупкому разрушению были получены пр и испытаниях на малоцикловую усталость сосудов диаметром 90/0 мм со штуцерами [52]. [c.161]

Экспериментальные исследования, проведенные во ВНИИком-прессормаше [22], показывают, что наиболее предпочтительным материалом для штоков поршневых компрессоров (в отношении сопротивления усталости, связанной с технологией термической и механической обработки) является сталь Ст.40 в улучшенном состоянии (отпуск при 600—650 °С). Для изготовления штоков, работающих в агрессивных средах, рекомендована сталь 3X13. [c.229]

АЗОТИРОВАНИЕ, нитрирование— насыщение поверхностного слоя металлических изделий азотом. Азотированные слои отличаются повышенными твердостью, износостойкостью, пределом усталости (см. Усталость материалов) и коррозионной стойкостью в различных средах (остальная толща изделий сохраняет свойства исходного материала). А. подвергают термически (см. Закалка, Отпуск в термообработке) и механически (включая шлифование) обработанные новерхности изделий из сплавов железа углеродистых сталей, легированных конструкционных сталей, инструментальных сталей, нержавеющих сталей, жаропрочных сталей, высокопрочных магниевых чугунов, а также из некоторых цветных тугоплавких металлов. Перед А. обработанную поверхность тщательно очищают и обезжиривают. А. поверхностей изделий из с п л а -вов железа проводят, используя герметически закрытые муфельные печи, гл. обр. в среде газообразного аммиака (КНз) при т-ре 500— 700° С (прочностное А.). В этом интервале т-р происходит диссоциация (распад) аммиака по реакции КНз -> ЗН N. Выделяющийся атомарный азот адсорбируется (см. А дсорб-ция) поверхностью металла и диффундирует (см. Диффузия) в кристаллическую решетку металла, образуя различные азотистые фазы. В системе железо — азот при т-ре ниже 591° С последовательно возникают такие фазы а — твердый раствор азота в альфа-желеае (азотистый феррит, содержащий при нормальной т-ре около 0,01% N. См. также Альфа-фаза) у — нитрид (5,7—6.1% N) с узкой областью [c.30]

Систематизированы экспериментальные данные о характеристиках сопротивления усталости сталей и сплавов, применяемых в отечественной промышленности, с учетом влияния основных факторов уровня концентрации напряжений, масштабного эффекта, температуры испытания, среды, асимметрии цикла, частоты нагружения, способа испытания, технологии нзготопленпя образцов, режима термообработки. Приведены сведения о химическом составе, термической обработке и механических свойствах материалов, испытанных на усталость. Кратко описаны методы исследования сопротивления усталости металлов. [c.192]

Для стекол чрезвычайно характерна температурная зависимость теплоты активации. С повышением температуры эта функция уменьшается вследствие того, что частота разрывов связей б — О — 51 быстро возрастает с температурой. Поэтому критическая вязкость, равная 10 пуазов, отвечает яаивысшей температуре, при которой можно закалить свободные от напряжений стекла, не создавая постоянных напряжений в них. Ниже этой критической вязкости и температуры невозможны никакие молекулярные перестановки каркаса в группах [18104], вызывающие разрыв и образование новых и более сильных связей 81 — О. Состояние размягчения стекла характеризуется совместным существованием изменчивых в широких пределах сил связи, координации и междуядерных расстояний, которые испытывают флуктуационные изменения, обусловленные изменением температуры. Электропроводность, комплексные термические последействия, уменьшение мощности и т. д., затухание звуковых волн в стеклах вызываются главным образом мигрирующими илч смещенными щелочными ионами. Эти явления сильно зависят от присутствия ионов свинца и бария, которые способствуют сохранению положения щелочных ионов в стекле. Стекла, свободные от щелочных ионов, например кварцевые, имеют весьма низкую константу затухания. Механическое сопротивление стекол соответствует сопротивлению металлов при условии, что статическая прочность стекол сравнивается с сопротивлением усталости металлов. Взаимная связь механических и химических воздействий на стекла становится очевидной при рассмотрении влияния жидких реактивов на эффективность механической обработки. Шлифование с водой поверхности стекла ускоряется вследствие сопутствующего ему процесса гидролиза кроме того, поверхностная твердость стекол зависит не только от сил сцепления, [c.115]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология