Хрупкое разрушение сосуда

Рис. по. Влияние характеристик дефектоскопического контроля и на вероятность хрупкого разрушения сосуда давления [c.229]

Хрупкое разрушение сосуда [c.279]

Число описанных катастрофических хрупких разрушений сосудов давления, изготовленных из стали небольшой прочности, относительно невелико, причем основная их часть относится к сосудам давления, не подвергавшимся термообработке для снятия напряжений [1—3]. В Великобритании до 1959 г. не зарегистрированы случаи хрупкого разрушения сосудов, у которых термообработкой были сняты внутренние напряжения [4]. Однако впоследствии при гидравлическом испытании произошло три известных разрушения сосудов, выполненных из низколегированных сталей, прошедших термообработку [5—7] (см. также гл. II). Разрушения имели катастрофический характер (рис. 4.1), однако наряду с этим, особенно в процессе изготовления, происходили мелкие разрушения, сведения о которых- не опубликовывались. В большинстве случаев они были вызваны использованием материалов недостаточно высокого качества и высокими остаточными термическими или технологическими напряжениями. Хотя зарегистрированное число катастрофических разрушений невелико, современная тенденция применения более толстостенных сосудов и недостаточная изученность поведения легированных сталей свидетельствуют о необходимости тщательного рассмотрения этой проблемы. [c.143]

Рис. 4.1. Хрупкое разрушение сосуда давления, изготовленного из стали, содержащей Мп, Сг, Мо и V. Сосуд диаметром 1700 мм, с толщиной стенки 1500 мм разрушился при гидравлическом испытании при температуре около 10° С [6]

Перлитные стали могут подвергаться охрупчиванию около концов сварочных трещин в том случае, когда термообработка после сварки проводилась при слишком низкой температуре. В одном широко известном случае [53] охрупчивание такого вида (главным образом в металле шва) привело к хрупкому разрушению сосуда при гидравлич еском испытании. При уровне наших знаний на сегодняшний день еще нельзя достаточно точно обосновать выбор для сосудов стали из различных имеющихся в нашем распоряжении высокопрочных легированных сталей. Однако стали, требующие более высоких температур отпуска, предпочтительнее, поскольку допускают большую свободу выбора температуры термической обработки после сварки. [c.220]

Остаточный ресурс определяется в зависимости от первоначального расчетного срока объема контроля при техническом диагностировании и вероятности хрупкого разрушения сосуда. [c.375]

Квазихрупкий излом включает в себя характерные признаки вязкого и хрупкого разрушения и образуется возникновением макроскопической деформации, не превышающей 10-15%. Предельная деформация (относительное сужение кромок разрыва) вязкого разрушения составляет более 10-15%. Основной причиной вязкого разрушения является явление потери устойчивости (образование шейки) общей (макроскопической) или локальной пластической деформации (рис. 2.1). Как будет показано ниже, предельная равномерная деформация (до момента образования шейки) составляет около (0,6-1,0)п, где п - коэффициент деформационного упрочнения металла. Для многих сталей п = 0,1-0,4. Следовательно, вязкое разрушение трубопроводов и сосудов должно сопровождаться заметным утонением стенок (более 15%) вдали от разрыва при соот- [c.66]

СЛОИСТОСТЬ. Хрупкие разрушения трубопроводов и сосудов возможны при существенном охрупчивании металлов и наличии микро- и макроскопических дефектов. Хрупкое разрушение характеризуется кристалличностью и наличием радиальных рубцов в изломе, малой величиной утяжки (менее 20%) и остаточной деформацией. Причинами хрупкого разрушения являются деформационное старение, низкая температура, динамичность нагрузки и др. [c.75]

Испытания плоских образцов с трещиной в достаточном температурном диапазоне показали, что при длине трещины 40 мм разрушающее напряжение составляет (с одновременным учетом уменьшения разрушающего напряжения за счет кривизны стенки цилиндрического сосуда) 7 107 н/м2 при температуре 5°С. Таким образом, установлена причина хрупкого разрушения усталостная трещина за срок эксплуатации выросла до критических размеров (причем эта трещина не прошла толщину стенки насквозь) при данной температуре. Из этого примера видна опасность трещин, критические размеры которых меньше толщины стенки сосуда. Если бы критической оказалась сквозная трещина, то перед быстрым хрупким разрушением наблюдалась бы утечка газа из баллона и тогда баллон был бы снят с эксплуатации до его полного разрушения. Для предупреждения подобных случаев следует изменить параметры сосуда так, чтобы критической оказалась сквозная трещина. [c.235]

Долговечность сосудов определяется на предположении об эволюции дефектов в следующей последовательности не обнаруживаемые методами контроля дефекты i i подрастают под воздействием циклического нагружения д<Ь размеров обнаруживаемых дефектов (.2, затем достигают размера - дефекта, подлежащего удалению (ремонту), затем возрастают до размеров наибольшего допустимого дефекта q, а затем критического кр, после чего наступает процесс хрупкого разрушения. Таким образом, если определить величины р, q, и кр, знать скорость роста трещин и количество и количество циклов нагружения в год, то можно рассчитать срок службы (долговечность) конструкции. Поэтому скорость роста трещин является одним из наиболее значимых пара- [c.242]

Одним из важных параметров является температура гидроиспытания. Основным принципом безопасности сосудов высокого давления является следующий нагружение сосуда должно осуществляться в таком диапазоне температур и напряжений, в котором ни одна из возможных трещин в металле не может перейти к нестабильному распространению. т. е. привести к хрупкому разрушению конструкции. [c.246]

НОМ работают при нормальных температурах, при которых маловероятно охрупчивание металла шва. Кроме того, большинство труб и сосудов относятся к категории тонкостенных конструкций оболочкового типа, для которых реализация хрупкого разрушения требует специфических условий низкая температура коррозия под напряжением и др. Поэтому важно знать напряженное состояние элементов не только при упругих, но и при упругопластических и больших пластических деформациях. [c.260]

Однако, наличие широких твердых прослоек приводит к хрупким разрушениям (рис. 23) с образованием осколков. Любопытно, что при этом разрушающие давления сосудов (рис. 22, в и рис. 23) практически было одинаковым (около 37,5 МПа). [c.60]

Величина ударной вязкости косвенно характеризует склонность металла к хрупкому разрушению. Ясно, что такое разрушение несущего сосуда промышленного аппарата гидротермального синтеза может иметь катастрофические последствия и совершенно недопустимо. Существенно более полную информацию о трещиностойкости материала сосуда дает знание критической температуры хрупкости, определяющей температурную границу, выше которой разрушение материала носит вязкий характер, а ниже — хрупкий. Естественно, что эта граница имеет условный характер, тем не менее знание ее позволяет, с одной стороны, оценивать пригодность материала для изготовления несущего сосуда, а с другой — учитывать возможность хрупкого разрушения при определении условий эксплуатации аппарата. [c.214]

Методики расчета на прочность затворных деталей сосудов высокого давления в действующей нормативно-технической документации как при выборе основных размеров, так и при поверочном расчете основаны на использовании классических аналитических решений соответствующих модельных задач теории упругости и пластичности. Опыт эксплуатации конструкций и результаты прочностных испытаний в этом случае учитываются с помощью поправочных коэффициентов. Такой подход к расчету в нормативно-технической документации не позволяет установить действительное напряженное и деформированное состояние ответственных деталей. Знание этих напряжений необходимо не только при расчете деталей сосуда на прочность, герметичность и оценку возможной концентрации напряжений, но и для расчета конструкции при циклическом нагружении, на сопротивление хрупкому разрушению, при рассмотрении вопросов коррозионно-механического разрушения и т. п. [c.227]

В некоторых случаях, с целью снятия остаточных напряжений, целесообразно предварительное нагружение конструкции, которое совмещается с предпусковыми испытаниями, например, гидравлическими испытаниями трубопроводов и сосудов давления. При создании в швах напряжений, соответствующих пределу текучести, происходит практически полное снятие сварочных напряжений [12]. Кроме того, при гидравлических испытаниях выявляются различные дефекты. При этом, чем выше уровень испытательных напряжений, тем меньше размеры не выявленных дефектов, а, следовательно, должна быть выше прочность и долговечность конструкции. Однако, следуег иметь в виду, что в процессе перегрузки конструкции в областях концентраторов напряжений возможно исчерпание запаса пластичности металла, что создает условия для реализации хрупкого разрушения. [c.278]

Исследования сопротивления хрупкому разрушению проводятся на основе анализа местной напряженности в вершине трещин с использованием силовых, деформационных и энергетических критериев разрушения. Полученные результаты исследований хрупкого разрушения нашли отражение в серии методических рекомендаций и нормативных материалах [153, 154, 178, 179] по проектированию сосудов давления. Дальнейшие работы по оценке сопротивления [c.150]

В методе хрупких тензочувствительных покрытий деформации и напряжения определяют с помощью трещин в тонком слое хрупкого материала, наносимого на поверхность изучаемых деталей. Этим методом можно оперативно устанавливать зоны наибольших концентраций напряжений, получать траектории и значения главных напряжений. Его применение при отработке конструкций существенно сокращает трудоемкость и длительность испытаний, а также объем последующих тензометрических измерений, позволяет анализировать состояние и процесс разрушения сосудов и трубопроводов. [c.480]

Рис. 22. Вид очага хрупкого разрушения сосуда по двум плоскостям (Л, Б). Л1есто положения очага см. рис, 21, а, дефект 1.

Рисунок. 23. Хрупкое разрушение сосуда из стали 15Х5М, сваренного с продольным швом перлитными электродами.

K V (Тисп) для образцов с критическими надрезами проходят значительно ниже таковых для образцов не прошедших предварительного нагружения. Эти результаты свидетельствуют о том, что при динамическом нагружении и воздействии отрицательных температур критические дефекты могут вызвать хрупкое разрушение. Однако, эти результаты не следует обобщать в целом на гидравлические испы гания. Во-первых, критические дефекты могут иметь место при любых испытательнь х давлениях. Во-вторых, сосуды и аппараты тщательно контролируются неразрушающими методами и средствами диапюстики. Поэтому, маловероятно, что в сосуде и аппарате возможно появление трещиноподобных протяженных дефектов, глубиной до 50% от толщины стенок. [c.53]

Таким образом, в зависимости от металла, условий и характера нагружения разрушение происходит по механизму вязкого или хрупкого разрушений. Вязкое разрушение реализуется в результате макроскопической или локальной потери устойчивости пластических деформаций. Деформации, предшествующие вязкому разрушению, достаточно велики и составляют более 10-15%. При нормальных условиях эксплуатации трубопроводов и сосудов вязкое разрушение возможно лишь при наличии макроскопических дефектов. Излом при вязком разрушении волокнистый, иногда имеет шиферность, древовидность, [c.74]

Некоторые стали утрачивают свои пластические свойства при низкой температуре и вследствие этого могут испытывать хрупкое разрушение при умеренных нагрузках. Треш ина, возникшая в хрупком материале вблизи концентратора напряжений, сама становится таким концентратором, в результате чего она быстро распространяется и приводит к длинному разрыву. В таком разрыве поперечное сужение не велико, а разрыв обычно значительно длиннее, чем ири пластическом разрушении в таких же условиях. Сосуд при этом люжет развалиться на отдельные куски, как, например, показанный на рис. 7.20 [461, в отличие от щелевого обрыва, показанного на рис. 7.19. При хрупком разрушении возникает опасность поражения разлетаюашмися осколками. Хрупкие [c.157]

В аппаратостроении и трубопроводном транспорте, как правило, применяются достаточно пластичные тaJШ. Многие т )убопрово т .1, нефтепроводы и сосуды в основном работают при нормальных температурах, при которых маловероятно охрупчивание металла пша. Кроме того, большинство труб и сосудов относятся к категории тонкостенных конструкций оболочкового типа, для которых реализация хрупкого разрушения требуе г специфических условий низкая температура коррозия под напряжением и др. Поэтому важно знать напряженное состояние элементов не только при упругих, но и при упруго-пластических и больших пластических деформациях. [c.8]

Анализ разрушений строительных конструкций показывает, что причина возникновения хрупких трещин — неблагоприятное сочетание указанных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. Хрупкие разрушения строительных конструкций чаще всего происходят в зимние месяцы при значительных отрицательных температурах. В сосудах, работающих под вьюоким давлением, имеющих большие запасы упругой энергии или подвергающихся динамическим воздействиям, хрупкие разрушения могут возникнуть и при положительных температурах. В ряде случаев причиной хрупкого разрушения могут служить близкие расстояния между зонами концентрации напряжений, пересечения сварных швов, местные усиления, сварочные трещины, непровары, подрезы, пересечения с перепадом толщин. [c.151]

Условно принято считать разрушение хрупким, если суммарная толщина среза не превышает 20 % номинальной толщины стенки т1эу-бы или сосуда. При этом относительное сужение кромок разрыва составляет не более 1,5 - 2 %. Этот вид разрушения считается наиболее опасным, так как реализуется без макроскопической дефор мации и при высоких скоростях распространения трещины. Поверхность хрупкого излома имеет выраженную кристалличность и состоит из набора атомно гладких фасеток с кристаллографической ориентацией при транскристаллитном разрушении или участков межзерен-ных границ при межкристаллитном разрушении. Наиболее характерны хрупкие разрушения для сварных соединений (рисунок 1.7). [c.11]

Таким образом, в зависимости от качества металла, условий и характера нагружения разрушение происходит по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Вязкое разрушение реализуется в результате макроскопической или локальной потери устойчивости пластических деформаций. Деформадии, предшествующие вязкому разрушению, достаточно велики и составляют более 10-15 %. При нормальных условиях эксплуатации трубопроводов и сосудов вязкое разрушение возможно лишь при наличии макроскопических дефектов. Излом при вязком нарушении волокнистый, иногда имеет шиферность, древовидность, слоистость. Хрупкое разрушение трубопроводов и сосудов возможно при существенном охрупчивании метаплов и наличии микро- и макроскопических дефектов. Хрупкое разрушение характеризуется кристалличностью, наличием радиальных рубцов в изломе, малым значением утяжки (менее 20 %) и оста- [c.21]

Хан Т., Саррат Н. и др. Критерии распространения трещин в цилиндрических сосудах давления//Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению. М. Мир. 1972. С. 272-300. [c.242]

В соответствии с технологией ресурсного проектирования, принятой в ядерной энергетике, ресурс эксплуатации на назначенный срок эксплуатации (30 лет для энергоблока) обосновывается с не менее чем 10-кратным запасом. При этом в силу малой напряженности (малая напряженность сосудов и фубопроводов АЭС сочетается с высокой их нафуженностью. связанной с большим запасом упругой энергии теплоносителя, в связи с чем разрушение сосудов и трубопроводов имеет, как правило, всегда взрывной характер, вне зависимости от того, происходит оно по хрупкому или вязкому механизму) и фудностям в реализации принципа равнопрочности запасы по ресурсу для подавляющего большинства элементов сосудов и фубопроводов составляют во много раз большие значения, достигая 100-кратных и больших величин. [c.18]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология