Охрупчивание металлов конструкций

Охрупчивание металлов конструкций [c.550]

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]

Одной из основных причин появления трещин в конструкциях является охрупчивание металла во время эксплуатации и, как следствие, уменьшение способности материала к релаксации напряжений за счет пластических деформаций. Неучет данного фактора может привести к тому, что даже при температурах эксплуатации выше критической температуры вязко-хрупкого перехода разрушение может носить хрупкий характер. Поэтому при анализе текущего состояния ответственной стальной конструкции определение прочностных свойств материала является важнейшим этапом в общем алгоритме оценки. [c.28]

В промышленности опробован еще один конструктивный вариант реактора из углеродистой стали. В этом случае реактор изнутри защищен от действия горячего газового потока футеровкой из шамотного кирпича. Кирпичный слой обмазан цементом и укреплен съемным металлическим чехлом. Благодаря футеровке температура внутренней поверхности стенки реактора была снижена до 150° С. Это, во-первых, позволило обеспечить нужную механическую прочность аппарата при меньшей толщине стенки и, во-вторых, исключило возможность охрупчивания металла. Но в данном аппарате из-за плохого качества футеровки, ее рыхлости и малой прочности футерующий слой быстро расшатывался, и продукт не только проникал к обечайке, что является нормальным явлением (футеровка не может быть газоплотной), но образовывал в пристенном слое заметные потоки. Это приводило к проскоку непрореагировавшего спирта через реактор и появлению участков коррозионно-эрозионных разрушений обечайки. Имевшая при этом место частичная конденсация смеси в зазорах между футеровкой и обечайкой усиливала коррозию сгенки. Тем не менее, реакторы этой конструкции безаварийно эксплуатировались в течение трех лет. К концу этого срока на внутренней поверхности местами наблюдались промоины глубиной до 10 мм. Футеровка реакторов дважды в год обновлялась во время плановых ремонтов аппаратуры. Применение аппаратов такого типа в дальнейшем возможно только при условии разработки новых конструктивных вариантов, обеспечивающих более совершенную защиту стенок от потока реакционных газов. [c.33]

При переходе от жестких условий испытаний к реальным условиям работы металла в конструкции диапазон влияния усталости на охрупчивание значительно сужается. [c.81]

Испытания на водородное охрупчивание обычно проводят с целью исследования какого-либо одного из двух типов поведения. Поведение I типа связано с кратковременными или мгновенными процессами, когда проникновение водорода в металл посредством диффузии невелико или отсутствует. Такие процессы исследуют с помощью испытаний на растяжение или методами механики разрушения при высоком или низком давлении газа. Поведение И типа характерно для тех случаев, когда водород попадает в решетку металла, что может произойти, например, при длительной эксплуатации конструкции в водородсодержащей среде. Такие условия моделируются путем проведения испытаний на образцах, предварительно наводороженных до перенасыщения в газовой фазе или электролитически. Используемые методики могут включать растяжение, разрушение, выращивание усталостных трещин или рост трещин при постоянной нагрузке. [c.49]

Для использования результатов рассматриваемых испытаний необходимо, чтобы технология изготовления образца, основной материал пластины, металл шва и острота надрезов были такими же, как в реальной конструкции. Особое значение придается глубине надреза, поэтому, как было проиллюстрировано выше на примере низколегированной стали, для определения зоны максимального охрупчивания и, следовательно, требуемой глубины надреза необходимо провести предварительные исследования. [c.158]

Воздействие такого продукта радиолиза воздуха, как озон, сказывается в основном на резиновой изоляции, способствуя ее быстрому охрупчиванию. Окислы азота действуют главным образом на металлические конструкции вследствие образования азотной кислоты. При наличии тепловыделений в местах расположения изотопных источников возможно образование концентрированной азотной кислоты, способной разрушающе воздействовать на многие металлы и сплавы. Поэтому при наличии застойных зон в местах расположения источников необходимо принимать меры по снижению концентрации окислов азота. [c.122]

Содержание газовых примесей сильно влияет на механические, термические и электрические свойства основного материала. Например, деформация переходных металлов возможна, только когда содержание газа в них ниже предельного. Другой хорошо известной проблемой является водородное охрупчивание стали в сварных конструкциях, в массивных частях которых может содержаться водород. При ответственной сварке, например, по государственному стандарту допускается содержание водорода в электродах не более 3 млн . Известно, что содержание газов в тонких пленках оказывает влияние на такие свойства, как их зарождение и рост, сопротивление и критическая температура сверхпроводимости. В геохимии содержание газов в породах позволяет получить существенную информацию относительно их возраста и происхождения. [c.370]

При потенциале меньше —0,6 В возрастает скорость водородной деполяризации, облегчается внедрение водорода в металл и повышается склонность к водородному охрупчиванию. Неправильно спроектированная катодная защита может усугубить опасность водородного охрупчивания. Катодная защита, обеспечивающая узкий интервал потенциалов, представляет трудности, так как связана с использованием специальных протекторов или систем катодной защиты, с равномерным размещением элементов защиты у поверхности конструкции. [c.96]

Бывают также случаи, особенно при экспозиции материала в атмосферах, содержащих водород, когда наличие на поверхности титана примесей железа приводит к локальной коррозии и охрупчиванию. Это явление можно предотвратить, избегая чрезмерного загрязнения поверхности титана железом при изготовлении конструкции, а также с помощью последующей очистки и анодирования металла [10, 16, 67]. [c.194]

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]

Андрейкив А. Е., Панасюк В. В. Механика водородного охрупчивания металлов и расчет элементов конструкций на прочность / АН УССР. Физ-мех. ин-т.— Львов, 1987.— 50 с. [c.103]

Традиционный подход в изучении механических свойств мета1шов однозначно связывает их с исходной структурой материала При такой точке зрения формирование указанных свойств заканчивается на этапе изготовления конструкции, а их изменение в период эксттчуатации не является определяющим. Хорошо известное явление охрупчивания, то есть повьппение временного сопротивления ав и предела текучести ат при одновременном снижении пластичности, может протекать по различным механизмам, однако, по сути, оно представляет собой процесс формирования новых механических свойств под действием внешних нагрузок. Таким образом, с современных позиций механические свойства опреде.ля-ются динамической структурой, возникаюшей в металле при нагружении [47]. [c.34]

Под водородной усталостью понимается процесс усталостного разрушения в средах, разупрочняющее воздействие которых сводится в основном к водородному охрупчиванию сталей. На-водороживание металла происходит в результате коррозионного процесса с водородной деполяризацией или же при катодной защите конструкции, когда на ее поверхности в результате интенсивного катодного процесса восстанавливается водород. На практике водородная усталость проявляется при катодной защите различных сооружений и конструкций, при использовании деталей, подвергнутых ранее наводороживающей обработке (кислотная очистка травлением, нанесение гальванических покрытий), при зксплуагашш емкостей в газообразных средах, содержащих водород. Водородная усталость реализуется также в кислых средах [17,18]. [c.50]

Процесс коррозии многокомпонентных конструкционных материалов в жидкометаллических теплоносителях является сложным и состоит из нескольких параллельно идущих многостадийных гетерогенных процессов. При повышенном содержании кислорода в жидком щелочном металле в сталях на некоторой глубине происходит образование сложных оксидов типа МеО-НзаО и Ме0-(Ыа20)2—так называемое внутреннее окисление. Кроме того, как в циркулирующей, так и в неподвижной жидкометаллической системе происходит селективное растворение и перенос компонентов, перераспределение углерода и азота между различными конструкционными материалами или участками конструкции, находящимися при разных температурах, проникновение жидкого металла в твердый. Эти процессы вызывают не только коррозионные потери массы, но и физико-химические и структурные изменения материалов охрупчивание, азотирование, эрозионное разрушение, изменение состава поверхностного слоя. Скорость переноса массы и селективного растворения компонентов сталей [c.259]

Тнтан I его сплавы могут охрупчиваться иод действием нескольких жидких металлов, Охрунчиванне жидким металлом — одна из первых проблем в эксплуатационных условиях, вызванная сообщением о растрескивании дисков компрессора из сплава Ti—4 Al—4V в Westinghouse XJS 4 Engine [3]. Такое растрескивание происходило в результате воздействия кадмиевого покрытия болтов на деталь. Хотя рабочие температуры конструкций были близки к темиературе плавления кадмия, наблюдаемое охрупчивание могло быть вызвано и твердым кадмием, как обсуждается в дальнейшем. [c.353]

Одним из распространенных видов влияния высоких температур на свойства металлов является тепловое охрупчивание стали. Оно проявляется в том, что уменьшается вязкость разрушения стали и смещается в сторону более высоких температур переход от хрупких к вязким формам разрушения. Последнее считается опасным для конструкций, которые по условиям эксплуатации должны периодически охлаждаться до температур, при которых металл может оказаться в хрупком состоянии. В частпости, некоторые конструкции ядерных энергетических установок, расчетная нагрузка которьгх в основном зависит от массы и собственных напряжений, возникающих от изменения температурного состояния, после охлаждения и при повторном разогреве оказываются при высоких эксплуатационных напряжениях, в то время как металл обладает низкими вязкими свойствами. Разумеется, опасной считается не хрупкость металла как таковая, а неблагоприятное сочетание трех факторов трещин или трещиноподобных дефектов, высоких напряжений и низкой вязкости металла. Полной уверенности, что трещин нет и что они не могут появиться из-за высоких местных временных напряжений, не имеется. Поэтому стремятся по возможности иметь более высокую вязкость металла, исключающую распространение возникших трещин за пределы дефектного участка. [c.450]

Уровень температур таков, что процессы ползучести отсутствуют. Прямому радиационному облучению подвергается кроме внутрикорпусных устройств только металл КР типа ВВЭР и технологических каналов РБМК, в которых из-за этого происходит охрупчивание стали. Коррозионные условия для большинства элементов конструкций определяются наличием воды специальной очистки, а для парогенераторов и барабан-сепараторов характерны также воздействия пароводяной среды. В паропроводах рабочим элементом является пар. [c.26]

В результате анализа этих концепций и материала исследований случаев разрушения элементов конструкций машин и оборудования предложено рассматривать процесс коррозии под напряжением как следствие циклического механоэлектрохимического эффекта в агрессивных средах [3]. В местах поверхностных дефектов и на участках концентрации напряжений происходит образование микротрещин. Среда воздействует химически, увеличивая растрескивание, и электрохимически, способствуя ускорению развития трещиНы. Функционирует микрокоррозионная пара вершина трещины, представляющая обнаженные кристаллы металла, — анод, остальная поверхность под окисной пленкой — катод. Накапливающиеся на аноде продукты коррозии закупоривают трещину, так как их объем превышает объем металла в 1,5. .. 2 раза и расклинивают ее. Выделяющийся на катодных участках водород приводит к частичному восстановлению окисной пленки. Макрокоррозионная пара смещается по поверхности, и до расклинивания трещины продуктами коррозии в вершине трещины происходит изменение знака на отрицательный. Интенсивное выделение водорода на катоде способствует дальнейшему охрупчиванию и разрушению металла. [c.579]

При температуре пайки 1000—1100° С и выдержке 1—2 ч достигается полное рассасывание интерметаллидов в шве и прочность соединений достигает 65—70 кГ1мм . При меньших температурах и времени пайки (например, 950—960° С и выдержке 30 мин) наблюдается большой разброс в показателях прочности спаев, достигающий 35—55 кГ/лш . Прн низком контактном давлении возможно образование неравномерного зазора, что приводит к большому разбросу прочности, даже при высокотемпературном и длительном режиме пайки, и прочность спаев может снижаться до 6—7 кГ1мм . К недостаткам данного метода следует отнести охрупчивание и растворение иеноБного металла в местах скопления образующейся жидкой фазы (чаще всего в галтелях), рост зерна, а также необходимость применения давления, что затруднительно из-за высокой ползучести титана при температурах пайки. Однако высокая прочность спаев делает этот метод перспективным для пайки ряда конструкций из титановых сплавов. [c.287]

Хромоникелевые аустенитные стали по сравнению с хромистыми обладают рядом преимуществ, например хорошей свариваемостью, меньшей склонностью к охрупчиванию при повышенных температурах. Однако и хромоникелевые стали склонны к межкристаллитной коррозии, что особенно опасно для сварных конструкций. Этот вид коррозии обнаруживается после нагрева и выдержки при 400—800° С. Сталь с 17—20% Сг и 8— 11% N1 обладает высокой стойкостью в окислительных средах. Легирование этой стали молибденом, медью, палладием повышает стойкость ее в серной кислоте. Сталь устойчива в растворах шелочей и в органических кислотах при невысокой температуре. Легирование титаном, ниобием, танталом — катоднообразующими элементами устраняет склонность стали к межкристаллитной коррозии. Это же достигается закалкой стали (при 1100—1200° С). В морской воде, почве и в слабокислых растворах при содержании в них ионов хлора у хромоникелевых сталей часто наблюдается точечная коррозия, распространяющаяся в глубину металла. Легирование молибденом препятствует развитию точечной коррозии, особенно в средах, содержа щих хлориды сталь становится более стойкой и в ряде других сред (органические кислоты, соляная и серная кислоты). Легирование одновременно медью (2%) и молибденом (2%) значительно повышает стойкость в серной кислоте при всех концентрациях и повышенных температурах, что особенно важно для химической промышленности. [c.53]

К числу важнейших факторов, обусловливающих эксплуатационную надежность трубопровода, следует отнести двухосность нафужения. Многочисленные исследования роли двухосности напряжений убедительно свидетельствуют о том, что с увеличением жесткости нагружения конструкций возрастает опасность хрупких разрушений. Имеются данные о существенном влиянии двухосности на коррозионное растрескивание материалов. Сущность влияния жесткости схемы напряженного состояния на коррозионное растрескивание металлов связана со следующими обстоятельствами наличие жесткого напряженного состояния тормозит в силу стесненности деформаций, протекание макроплас-тических деформаций в концентраторе (образующейся коррозионной трещине), где при нафужении имеет место более интенсивный рост локализованных упругопластических деформаций по сравнению со средним значением при жесткой схеме напряженного состояния темп нарастания упругопластических деформаций в концентраторе происходит более интенсивно по сравнению с мягкой схемой, поэтому при жесткой схеме возникает повышенная концентрация упругопластических деформаций и, таким образом, наряду с усилением влияния механического фактора происходит повышенное разблагораживание металла в вершине концентратора с повышением степени двухосности происходит интенсификация коррозионных и сорбционных процессов, что в конечном итоге ведет к ускорению коррозионного растрескивания. Наряду с этим большое влияние в повышении склонности к растрескиванию могут оказать и дополнительные факторы а) большая величина напряжений I и II рода в случае жесткой схемы б) высокий запас потенциальной энергии в связи с увеличением числа компонентов напряжений и их величины. С повышением жесткости схемы напряженного состояния можно ожидать и интенсификацию процессов водородного охрупчивания, так как, по-первых должна [c.97]