Тепловая усталость

Износ деталей химического оборудования происходит вследствие трения соприкасающихся деталей, коррозионного воздействия перерабатываемых веществ (химический износ), влияния высоких температур (тепловой износ), вибрации и ударов, вызывающих усталость металлов (механический износ). [c.12]

Подобно металлам, термопласты могут разрушаться при действии циклических напряжений меньших, чем предел прочности при статических испытаниях. Это явление называют динамической усталостью. Оно встречается при эксплуатации вращающихся и вибрирующих полиамидных деталей, таких как пропеллеры и шестерни, подвергаемые продолжительному воздействию циклических напряжений. Число циклов, необходимых для разрушения детали, зависит не только от напряжения, но и от температуры, содержания влаги, степени кристалличности материала и частоты действия напряжения. При высоких частотах нагружения (обычно более 300 циклов в минуту) энергия деформации практически полностью переходит в тепло, в особенности при температурах, при которых для данного материала характерно высокое поглощение. Этот эффект ускоряет разрушение изделия вследствие теплового размягчения полимера. Раз- [c.117]

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]

Трещины, возникающие вследствие тепловой усталости в трубе, могут быть продольными и кольцевыми. Кольцевые трещины на внутренней поверхности трубы показаны на рис. 2-17. [c.43]

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]

Трещины в отдельных местах вальцовок в водяном пространстве барабана бывают обусловлены наличием неплотных вальцовочных соединений, в которых происходит концентрация щелочного раствора. Неплотности же могут быть вызваны недоброкачественной завальцовкой труб при монтаже или ремонте котла. Нарушения плотности в вальцовочных соединениях часто происходят также в процессе эксплуатации котла из-за воздействия на соединения переменных термических и компенсационных напряжений. Следует отметить, что воздействие этих напряжений приводит к разрушению металла из-за тепловой усталости. [c.391]

Тепловой усталостью называется разрушение металла вследствие повторных нагревов и охлаждений. [c.42]

Трещины, возникающие в металле из-за тепловой усталости, чаще всего распространяются по телу зерен, а не по их периферии, что свидетельствует [c.43]

Углеродистые стали менее стойки против тепловой усталости, чем низколегированные стали перлитного класса. [c.43]

ЧТО было вызвано неправильной пригонкой выступов защитной рубашки. Наличие значительного зазора между трубой и выступом давало возможность протекать по этой трубе питательной воде, имеющей заметно более низкую температуру, чем температура котловой воды. Это приводило к возникновению переменных напряжений в вальцовочных соединениях и в металле барабана, вблизи колокольчика. Таким образом, в данном случае межкристаллитная коррозия сочеталась с тепловой усталостью металла. [c.392]

Куриленко Г.А. Контроль и прогнозирование индивидуального сопротивления усталости деталей машиностроения на основе кинетики пассивных тепловых полей. Докторская диссертация, Новосибирский Государственный Технический Университет, 2000. С. 401. [c.369]

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]

Остаточное напряжение учитывается при определении значения коэффициента асимметрии цикла напряжений алгебраическим суммированием его с напряжением от эксплуатационных механических и тепловых нагрузок только в случае расчета по расчетным кривым усталости рис. 5.5—5.8 (на рис. 5.7, 5.8 только по верхним кривым) и по формулам (5.20) и (5.25). [c.83]

Малоцикловая усталость Авиация, тепловая энергетика, нефтехимия [c.110]

Усталость обычно выражается количеством циклов деформации, которые образец выдерживает до разрушения. Усталостное разрушение большинства полимеров наступает при напряжениях, значительно меньших предела текучести материала. Это напряжение обычно довольно мало, и образец под действием равного статического напряжения может изгибаться без разрушения неограниченно долго. В этом виде испытаний, так же как и в других случаях, скорость приложения нагрузки играет важную роль, так как влияет на интенсивность рассеивания в теле тепловой энергии. [c.56]

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]

Необходимо также отметить, что в процессе усталостных испытаний полимерных материалов с высокой частотой нагружения в ряде случаев наблюдается упрочнение материала. Процесс усталости сопровождается большими гистерезисными потерями. Последний фактор приобретает особое значение в связи с низкой теплопроводностью этих материалов. Оба фактора конкурируют, однако затруднительно разделить степень их влияния. Совокупность разнообразных механических и тепловых воздействий активизирует химические деструкционные реакции. Главную роль при этом играет распределение во времени интенсивности воздействия. Явление усталости для армированных пластиков усложняется еще анизотропией упругих свойств этих материалов. [c.251]

Сравнивая поведение различных полимерных материалов при испытаниях на усталость, осуществляемых по различным режимам, можно получить не только несопоставимые, но и противоречивые результаты. Это противоречие, однако, легко устранить, если сравнить разные полимерные материалы при одинаковых режимах либо при режимах, соответствующих условиям эксплуатации. При этом в понятие режим должны входить не только механические, но и тепловые параметры. [c.268]

Ф. м. сохраняют высокий коэф. трения (0,2-0,6) и миним, уровень износа (линейная итенсивность изнашивания I=h/L= 10" , где Л - толщина истертого слоя, L - путь трение) в условиях большого диапазона скоростей скольжения, нафузок и т-р. Характеризуются также высокой мех. прочностью, низкой склонностью к схватыванию, задиру и заеданию, хорошей и быстрой прирабатываемостью, высоким сопротивлением тепловой усталости и устойчивостью против теплового удара, возникающего в результате интенсивного вьщеления тепла при трении. [c.189]

Механический износ проявляется также в пластической деформации деталей, подверженных нагрузкам. Например, валы кроме износа поверхностей трения подвергаются кручению и изгибу. Шпонки и шпоночные пазы подвергаются пластической деформации вследствие перегрузки соединения, некачественной сборки или в результате появления ударных нагрузок на шпоночное соединение. Любое болтовое соединение находится под воздействием статической нагрузки. Величина нагрузки определяется усилием затяга соединения. Переменная температура и переменное давление в аппарате приводят к появлению динамических нагрузок, под воздействием которых возникает усталость металла и удлинение болтов с искажением профиля резьбы. Пластические деформации при тепловом воздействии связаны с ползучестью металла. Для углеродистых сталей ползучесть проявляется при температурах, превышающих 375 °С, для легированных — более 420 °С. [c.39]

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]

Усталость металлов — снижение долговечности в результате появления трещин усталости и возможного в дальнейшем разрушения под влиянием переменных, повторяющихся напряжений (растяжения, сжатия, изгиба, кручения, контактных напряжений). Такие напряжения возникают под действием изменяюпщхся во времени силовых нагрузок, тепловых или радиационных воздействий (термическая или радиационная усталость). [c.76]

Свойства. Различают структурно-нечувствит. и структурно-чувствит. св-ва С. Первые определяются силами межатомного взаимод., т.е. природой составляющих С. элементов и их концентрацией. К ним относят плотность, т-ру плавления, теплоту испарения, тепловые и упругие св-ва, коэф. термич. расширения. Структурно-чувствит. св-ва помимо природы элементов и их концентрации зависят от характеристик структуры формы и размера зерен, наличия разл. вида дефектов кристаллич. структуры и концентрации этих дефектов к ним относят прочность, пластичность, твердость, хрупкость, ползучесть, усталость, ударную вязкость. [c.408]

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]

В начале работы температура на катализаторе держится на уровне 360°, а затем по мере усталости катализатора температура постепенно повышается до 445—450°. Продолжительность работы катализатора для предварительного гидрирования около I—2 лет и зависит от качества сырья, подаваемого на переработку, и правильной эксплуатации блока. Попадание из добавляемого свежего водорода окиси углерода свыше 0,1% в циркуляционный газ вызывает выделение большого количества тепла вследствие протекания реакции метанироеаеия. Нельзя допускать таких тепловых вспышек на поверхности катализатора. [c.205]

Давно замечено, что твердые тела разрушаются и при растягивающих напряжениях а меньше критического Ок или, точнее, при перенапряжениях в вершинах микротрещин ст < сг. Это явление, получившее название усталости материала , наблюдается тем отчетливее, чем выше температура. При низких температурах усталость практически исчезает. Это связано с тем, что механизм разрушения твердых тел при повышенных температурах принципиально иной, чем при низких- Если при температурах, близких к абсолютному нулю, разрыв межчастичных связей в материале происходит только под действием напряжений, то при обычных и высоких температурах разрушение происходит при совместном действии напряжений и тепловых. колебаний атомов и молекул (термический механизм разрушения). Напряжение растяжения может оказаться слишком малым для прямого разрыва связей, но достаточно существенным для увеличения вероятности разрыва связей при тепловых колебаниях частиц. Идеи о роли тепловых флюктуаций в разрушении твердых тел развивались Смекалем [236], Александровым [246], Журковым [206, 247—250], Пон-селе, Коксом, а также в работах Бартенева [190] и др. [251]. [c.96]

Степень разрушения во многом определяется свойствами материалов, подвергающихся кавитации. К таким свойствам относятся поверхностная твердость, коррозионная усталость, стойкость, прочность, обрабатываемость поверхности, пористость и состав металла. По мнению Новотного, пористая поверхность подвергается более равномерному разрушению. Богачев и Минц [31] детально исследовали кавитационное разрушение чугуна в зависимости от его химического состава, формы графита и характера тепловой обработки. При этом было установлено, что наибольшей сопротивляемостью кавитационному разрушению обладают чугу-ны, в которых графит находится в виде глобул. По мнению этих авторов, разрушение чугуна начинается с разрушения графитовых включений. Поэтому такому разрушению довольно легко подвергается слоистый графитовый чугун. Наблюдаемое в этом случае нарушение целостности основы, которое вызывается эрозией графита, способствует быстрому разрушению всего испытуемого образца, в то время как при глобулярном строении графита разрушение носит локальный характер и ограничивается изолированными участками, занятыми графитом. Отсюда следует, что мартен-ситные и ферритиые матрицы являются, по-видимому, малоустойчивыми, в то время как тонкодисперсные перлитные, бентонитные и сорбитные структуры имеют более высокую сопротивляемость. [c.142]

При очень высокой скорости нагружения (условия удара), очевидно, сопротивление материала разрушению повышается, так как длительность развития трещины превышает длительность периода нарастания нагрузки до максимального значения. Если напряжение быстро снижается до минимального предельного значения, то также нельзя ожидать реализации процесса, ведущего к разрушению образца. В противоположность этому повторные нагружения, осуществляемые с высокой скоростью, приводят благодаря местному гистерезису в наиболее напряженных зонах к местному нагреванию материала, что ускоряет процесс повреждения, так как у рассматриваемых материалов он всегда связан с тепловой активацией. В соответствии с этим зависимость интенсивности повреждения от частоты повторного нагружения растя -гивающей нагрузкой имеет характер, показанный на рис. 23, рассматриваемая зависимость имеет экстремум в области средних частот. Низкая частота нагружения и длительная выдержка под нагрузкой невыгодны из-за проявления усталости материала при напряжении, соответствующем верхнему пределу цикла. Ввиду этого при испытаниях материала всегда нужно задавать частоту нагружения. Результаты испытаний при одной частоте нагружения нельзя переносить без экспериментальной проверки на другие частоты. Использование линейного закона суммирования повреж- [c.101]

Как было показано выше, №—Р покрытия, полученные химическим восстановлением и термообработанные обычным способом, характеризуются значительными растягивающими остаточными напряжениями, вызывающими образование микротрещин в поверхностном слое и способствующими снижению предела усталости основного материала. По-иному протекает образование внутренних напряжений при термической обработке покрытий т. в. ч. При этом способе наиболее быстрому разогреву подвергается лишь тонкий слой покрытия, в котором непосредственно образуются вихревые токи. Что касается основного материала, то он нагревается главным образом за счет теплопередачи. После прекращения действия т. в. ч. тонкий слой покрытия остывает гораздо быстрее, чем нижележащий слой металла. Наступает момент, когда покрытие охладится до такой степеци, что перестанет сокращаться, тогда как охлаждение нижележащего слоя металла будет продолжаться, его объем, сокращаясь, будет стягивать наружную твердую корку и создавать в ней сжимающие напряжения. Взаимодействие тепловых и структурных напряжений приводит к характерному для поверхностно закаленных изделий преобладанию напряжений сжатия над напряжениями растяжения, Так, для стальных образцов в закаленном слое образуются сжимающие напряжения, достигающие на поверхности 60-—80 кгс/мм , которые на границе закаленного слоя переходят в растягивающие (20—30 кгс/мм ). Оказалось, что эти закономерности применимы и для случаев, когда поверхностным слоем является металлопокрытие, полученное химическим восстановлением солей соответствующих металлов. Подвергая металлопокрытия термической обработке т. в. ч. и соответственно регулируя как скорость нагрева, ак и скорость охлаждения, можно добиться изменения характера и величины внутренних напряжений таким образом, чтобы в поверхностном слое преобладали сжимающие напряжения. Для проверки влияния этого фактора на предел выносливости стали 45 были проведены соответствующие испытания. Стандартные образцы консольного типа без покрытия и с покрытием толщиной 40 мкм, с 10% Р, полученным из [c.297]

Напряжения (в том числе и тепловые) и деформация (ковка, штамповка), 1сак правило, всегда ускоряют процесс коррозии, хотя при равномерном рас- [ределении напряжений этот процесс протекает менее интенсивно, чем при неравномерном распределении напряжений в металле. Особенно резко ускоряется коррозия от переменных нагрузок и вибрации. Разрушение металла вследствие коррозионного воздействия и переменных напряжений называется коррозионной усталостью. В результате коррозионной усталости в деталях появляются микроскопические трещины, которые затем переходят в крупные трещины, в дальнейшем приводящие к разрушению деталей. 1 оррозионной усталости обычно подвергаются штоки компрессоров, насосов, пароподогреватели и др. При возможности возникновения в деталях коррозионной усталости особое внимание следует уделять конфигурации конструируемых деталей и добиваться устранения концентрации напряженш (табл. 12). [c.364]