Термическая усталость

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]

Трещины термической усталости по внешнему виду похожи на термические трещины. Они характерны для деталей из жаропрочных сплавов, возникают в результате циклически изменяющегося теплового состояния (нагрева и охлаждения). [c.191]

При- термической усталости деформации в наиболее нагретых зонах выходят за предел упругости и могут вызвать напряжения, превышающие предел текучести. Вследствие этого процесс термической усталости сопровождается накоплением остаточных деформаций, причем к моменту разрушения возможно значительное изменение размеров и формы деталей [24]. Во многих случаях, особенно при больших перепадах температуры (АТ = 0,5-ьО,6 Тпл). причиной разрушения при термической усталости оказывается исчерпание пластичности материала. [c.205]

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]

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]

Рис. 13-7. Зависимость глубины трещин термической усталости от числа теплосмен.

МЕХАНИЧЕСКАЯ И ТЕРМИЧЕСКАЯ УСТАЛОСТЬ [c.202]

Сравнительная оценка термической усталости материалов может быть выполнена упрощенными методами, в которых термические напряжения создаются путем жесткого, упругого или смешанного защемления образцов, подвергаемых циклическим нагревам и охлаждениям. В этих условиях термическая усталость оценивается сравнением числа циклов при заданном температурном [c.205]

Золотухин И. В. Исследование термической усталости металлов методом внутреннего трения. Автореф. канд. дис. Воронеж, 1964. [c.205]

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]

Достаточно развитой физико-химической теории термической усталости дока нет. [c.206]

Исследование этого сплава при работе в дисковых фрезах для горных пород позволило выделить три механизма износа термическую усталость (трещины имеют большую длину и глубоко проникают в основу) истирание (трещины короткие и приводят к удалению с поверхности отдельных зерен С) поверхностное ударное отслаивание (поверхностные трещины вызывают шелушение). Все три механизма износа приводят к межзеренному разрушению сплава. [c.10]

Зависимость глубины трещин трубы при термической усталости от числа теплосмен приведена на рис. 13-7. [c.297]

Королев Н.М. Исследование термической усталости сварных соединений разнородных сталей, выполненных электродами на никелевой основе. - Химическое и нефтяное машиностроение, 1979, № 2, с. 25-26. [c.78]

АЭ-метод оказался плодотворным также при испытаниях на термическую усталость циркониевых оболочек тепловыделяющих элементов для энергетических атомных реакторов типа ВВЭР-1000 как в исходном, так и в облученном большими флюенсами быстрых нейтронов (более нейтрон / м ). [c.250]

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

Усталость и коррозионная усталость. Как показал анализ статистических данных, усталость часто является одной из причин эксплуатационных разрушений сосудов. При использовании в расчетах на усталость методов, описанных в гл. 2, опасность возникновения разрушений вследствие усталости и коррозионной усталости будет снижена, кроме этого, следует по возможности избавляться от опасных концентраторов напряжений в конструкции. На рис. П.4 показаны коррозионно-усталостные трещины, образовавшиеся на грубой поверхности отверстия, выполненного кислородной резкой для присоединения штуцера к трубе, которая изготовлена из стали, содержащей 0,5% молибдена [8]. В расчетах на усталость необходимо учитывать влияние термических напряжений и стеснение тепловой деформации труб. Смит [9] описывает разрушение рециркуляционного трубопровода диаметром 254 мм из нержавеющей стали типа 304. Кольцевая трещина длиной 64 мм была обнаружена после пяти лет эксплуатации при температуре до 288° С. Причиной повреждений была термическая усталость, вызванная попаданием на стенку воды (до 1000 раз) с температурой 21—54 С в условиях малоциклового нагружения при пусках, остановах и стеснении вследствие тепловой деформации трубы толстыми бетонными стенами. [c.428]

Многие объекты эксплуатируются при повышенных температурах. С одной стороны, этот фактор способствует уменьшению вероятности возникновения хрупкого разрушения, поскольку обычно объекты эксплуатируются при рабочих температурах, значительно превьш1ающих порог хладноломкости. С другой стороны, интенсивное тепловое воздействие может привести к развитию различных деградашюнных процессов в материалах, из которых изготовлена конструкция и, как следствие, к их термическому повреждению. Влияние температурного фактора определяется не только значением рабочей температуры, но и характером и динамикой теплового воздействия. При нестационарном тепловом нагружении возможна термическая усталость материала конструкции. Динамические тепловые нагрузки могут быть обусловлены периодическим характером технологического процесса, изменениями рабочих параметров в период пусконаладочных и ремонтных работ, а так же вследствие неоднородного распределения температур по поверхности конструкции. Тепловые поля в той или иной степени нестащюнарны, их изменение приводит к соответствующему перераспределению упругих и пластических деформаций в объеме напряженного металла [17, 30]. [c.9]

Влияние температурного фактора определяется не только значением эксплуатационной температуры, но и характером и динамикой теплового воздействия. При нестационарном тепловом нагружении возможна термическая усталость материала колонны. Динамические тепловые нагрузки могут быть обусловлены периодическим характером технологического процесса, изменениями рабочих параметров в период пуско-нападочных и ремонтных работ, а также [c.25]

Результаты прямых измерений глубины коррозии труб с защитным покрытием и без покрытия после эксплуатации различной продолжительности в паровых котлах, работающих на сернистом мазуте, приведены в табл. 14.1 [2]. Как видно из приведенных в ней данных, коррозия хромированных труб значительно (в некоторых случаях в десятки раз) меньше, чем незащищенных труб. Скорость коррозии увеличивается при повышении температуры и кроме того зависит от других факторов. Большая скорость коррозии труб в НРЧ, чем в ППВД, вызвана периодическим разрушением оксидного слоя из-за многократных колебаний температуры металла, обусловленного пульсацией горения. Возникающие вследствие этого термические напряжения в поверхностном слое труб являются причиной другого вида их повреждений— образования трещин коррозионно-термической усталости. Расчеты показывают, что за 6350 ч работы труб в НРЧ количество циклов колебания термических напряжений более 10. Однако образование термоусталостных трещин происходит только в нехромированных трубах. Их глубина весьма значительна (см. табл. 14.1) и увеличивается с увеличением продолжительности эксплуатации. В то же время на хромированных трубах термоусталостных трещин не образуется даже после 13 600 ч. Металлографическим анализом установлено, что в трещины не превращаются и микроде- [c.243]

Вследствие использования водяной очистки сланцевых парогенераторов в трубах НРЧ возникают высокие термические напряжения (до 350 МПа) при проведении этих работ. Периодические водяные очистки приводят к термической усталости нехромированных труб из стали 12Х1МФ. В аналогичных условиях эксплуатации в хромированных трубах термоусталостные трещины не появляются. Более высокая стойкость хромированных труб к воздействию циклических термических напряжений обусловлена наличием под хромированным обезуглероженного слоя, характеризующегося высокой пластичностью. В этом слое (толщиной до 1 мм) происходит разрядка термических напряжений (возникающих в поверхностном слое толщиной 1,5—1,8 мм). [c.245]

В аппаратах, работающих под давлением, колебания температуры могут быть причиной образования усталостных трещин (термическая усталость). Развитию этих трещин в условнях работы аппаратов способствует агрессивность среды, так как коррозия металлов сильно снижает циклическую прочность. [c.9]

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]

В части 1 рассматриваются углеродистые и низколегированные стали и даются допускаемые расчетные напряжения, составляющие /2,35 предела прочности при растяжении или V3 предела текучести. В области ползучести основу составляет предел длительной прочности или ползучести (1% деформации за 10 ООО ч). Даны методы расчета для всех типичных узлов сосуда, включая трубные решетки, а метод компенсации используется как основной для усиления патрубков. Стандарт ASME VIII используется в настоящее время для расчета фланцев и определения влияния опор и локальных нагрузок (в частности, с точки зрения устойчивости). Стандарт дает основную оценку давления и термической усталости, хотя требования к полному анализу усталости не приведены. [c.10]

Влияние уровня средней деформации. Средняя деформация, относительно которой изменяется переменная деформация, сама по себе незначи гельно влияет на долговечность. Коффин [3 ] испытывал образцы на термическую усталость часть образцов стягивалась (скреплялась) при верхней температуре цикла с возбуждением растягивающей деформации, а другая часть — при нижней температуре цикла и с возбуждением деформации сжатия. Величина деформации, вызывающая разрушение, в этих двух случаях не изменялась. Гросс и др. [4] опубликовали результаты испытаний, в которых также не обнаружено различий между образцами, циклически нагруженными (при изгибе) от нуля до максимальной деформации (пульсирующий цикл), и образцами, подвергаемыми знакопеременному симметричному изгибу.. Долговечность зависела только от максимальной деформации цикла. В обоих случаях циклическая деформация происходила в диапазоне существенных пластических деформаций, -поэтому фактическое среднее напряжение снижалось до невысокого уровня. Дю-буком [5] были проведены специальные испытания по оценке влияния среднего напряжения и средней деформации на малоцикловую выносливость. Усталостные испытания сталей А201 и А517 по стандарту ASTM осуществлялись в условиях заданного напряжения (мягкое нагружение) и заданной деформации (жесткое нагружение) в осевом направлении в диапазоне чисел циклов до разрушения 10 —10 . При жестком нагружении коэффициент асимметрии цикла деформирования, определяемый отношением e jij,/8n,ax, варьировался в пределах от —оо (пульсирующее сжатие) до +3,34, при этом заметного влияния средней деформации обнаружено не было. [c.61]

Наряду с учетом действия концентраторов напряжений конструктор должен оценить уровень допускаемых термических напряжений. Недостатки расчета и конструирования могут привести к появлению недопустимо высоких термических напряжений, как Это было в паровом коллекторе, описанном Тильшем [7]. Трещины, появившиеся в валиковом шве приварки к коллектору укрепляющего кольца, были обусловлены термической усталостью вследствие образовавшегося между корпусом и кольцом воздушного пространства и, как следствие, температурного градиента между этими двумя частями конструкции и циклических термических напряжений, что привело к разрушению конструкции. [c.426]

W, используется для изготовления рефлекторов дуговых ламп и др. подобной аппаратуры. Кобальт (2— 20%) входит в состав спеченных (металлокерамических) твердых сплавов марок ВК, ТК и ТКВ, а также др. твердых, жаропрочных, коррозионностойких и магн. сплавов. Железо-кобальтникелевые сплавы с добавкой титана применяют в радиолампах, как заменитель платины. По сравнению с платиной они менее дорогостоящие, допускают снижение т-ры эмиссии почти на 200° С. Широкий предел магн. превращения подобных сплавов делает их пригодными при изготовлении магн. терморегуляторов. Ко-бальтхромникельмарганцевые сплавы (с содержанием до 50% Со) хорощо сопротивляются термической усталости, их можно обрабатывать давлением. [c.598]

ТЕРМИЧЕСКАЯ УСТАЛОСТЬ — усталость материалов прп малом чпсле циклов напряжений, вызванных циклическим колебанием температуры. Обусловлена знакопеременными пластическими деформациями, возникающими в результате воздействия циклических температурных напряжений первого и второго рода. Напряжения первого рода появляются вследствие статической неопределимости при неравномерных нагревах или охлаждениях материала, а также при равномерных нагревах или охлаждениях материала, на к-рые наложены внешние мех. связи. Эти иа-иря кения определяются методами термоупругости и термонластичности. Зависимость между пластической деформацией и числом циклов до разрушения 01П1сывается ф-лой iV"Aej,jj = С, где — число циклов до разрушения Ae j, — величина пластической деформации за цикл а и С — параметры, зависящие от физико-мех. св-в материала. Разрушение материалов вследствие Т. у. [c.534]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология