Ползучесть и релаксация металла

Кроме ползучести в металлах, работающих длительное время при высоких температурах, резко развиваются явления релаксации. [c.43]

ПОЛЗУЧЕСТЬ и РЕЛАКСАЦИЯ МЕТАЛЛА [c.476]

Помимо ползучести в металлах, работающих длительное время под нагрузкой при высоких температурах, резко развивается явление релаксации. Релаксацией называется процесс самопроизвольного падения напряжений при постоянной начальной деформации. [c.20]

Детали из полиамидов могут подвергаться действию статических и динамических напряжений. В последнем случае напряжение периодически возрастает от нуля или малой величины до максимума и этот цикл обычно повторяется с постоянной частотой. Как и в металлах, возникновение таких циклических напряжений в полиамидах может приводить к их динамической усталости, что будет подробнее описано ниже. Используя стандартные образцы, в условиях статического нагружения и деформации в течение длительного времени получают информацию в виде кривых ползучести и релаксации напряжения. Знание этих характеристик материала в зависимости от температуры и влагосодержания важно для оценки работоспособности изделий нз полиамидов в различных условиях. Соответствующие данные публикуют и в справочной литературе [16, 18]. [c.108]

Кроме того, для полимеров больше, чем для металлов, имеет значение длительность действия нагрузки. Если к полимерному материалу прикладывают постоянное усилие, то материал обнаруживает деформацию е уже в момент нагружения, причем деформация возрастает во времени. Этот процесс называется ползучестью. Если же образец растягивают на постоянную величину, то возникает начальное напряжение а, которое постепенно убывает во времени. Этот процесс называется релаксацией напряжения. Так как а и 8 являются функциями времени, небезразлично, при каких условиях определяется модуль упругости. [c.99]

После установления режима нагружения сосуда необходимо определить возникающие в конструкции напряжения и деформации. Обычно с точки зрения надежности установки критическими являются зоны сосуда, связанные с резкими изменениями формы, в которых по упругому расчету возникают высокие местные напряжения. Однако участок сосуда, где концентрация напряжений наиболее высокая, не обязательно будет иметь неблагоприятные условия ползучести вследствие процесса релаксации напряжений, степень которой определяется локальной формой участка. Более того, низкие напряжения, например, в зоне сварного шва могут дать более опасные эффекты повреждаемости, чем высокие напряжения в основном металле. [c.87]

При наличии концентраторов напряжений возникновению трещин в эксплуатации способствуют также прикладываемые внешние нагрузки. Обычно литой металл шва имеет более низкое сопротивление ползучести, чем основной металл. Поэтому сочетание концентраторов напряжений, изгибающих нагрузок и сварного шва на одном участке конструкции представляет потенциальный источник разрушения. Для сосудов давления образование трещин вследствие релаксации напряжений от внешней приложенной нагрузки не является типичным. Однако трещины нередко имеют место в змеевиках или коллекторах высокотемпературных печей [39] и в трубопроводах из аустенитной стали. [c.221]

Если температура нормальная, то релаксация происходит очень медленно. При высоких температурах скорость процесса релаксации значительно увеличивается. Релаксация, так же как и ползучесть, характеризует потерю упругих свойств металла при его работе в области высоких температур. Показателем релаксационной стойкости металла служит величина остаточного напряжения по истечении определенного времени (10 ООО ч) при определенной температуре и заданном начальном напряжении натяга. [c.28]

Тепловой износ. Значительная часть оборудования химических и нефтеперерабатывающих заводов работает при высоких температурах. В этих условиях, находясь в напряженном состоянии, стальная конструкция с течением времени подвергается ползучести и релаксации. Кроме того, возможно нарушение структуры металла. [c.65]

II. Материалы покрытия и металл обладают значительной ползучестью,, что приводит к полной релаксации напряжений при комнатной температуре [c.168]

Моделирование ползучести. Теперь необходимо рассмотреть проблему моделирования ползучести полимерных материалов, использовав для этого технические гипотезы, принимаемые при изучении ползучести нагретых металлов, как это сделано в работе Б. В. Миненкова . Эта проблема является расчетной проблемой номер один потому, что подавляющее число полимеров и материа-.лов на их основе, применяемых в конструкциях, работающих под нагрузкой, за вредгена нагрузки (долговременной или циклической), превышающие времена релаксации, работают на режимах ползучести. Вполне достаточно рассмотреть эту проблему на примере упомянутой работы. Б. В. Миненков исследовал ползучесть поливинилхлорида (винипласт) и полиметилметакрилата (органическое стек.ло) при комнатной температуре и сопоставил ре-З5 льтаты экспериментов с подсчетами деформаци по гипотезам старения (степенная формула) и упрочнения — в формулировке Девиса. [c.153]

Анализ выхода из строя теплообменников, выполненный ВНИИПТхимнефтеаппаратуры, показал, что от 14 до 25% отказов вызвано нарушением герметичности вальцовочных соединений. Ползучесть и релаксация прп высоких температурах нарушают герметичность соединения, в связи с чем при рабочих температурах свыше 450 °С для стальных труб и свыше 250 °С для труб из цветных металлов и сплавов необходимо применять комбинированное крепление (развальцовку и сварку). При деформировании трубы роликами возникают весьма высокие местные контактные давления, вызывающие в ряде сред снижение коррозионной стойкости в зоне вальцовочного пояса по сравнению с недефор-мированным металлом трубы, отслаивание и шелушение металла труб с относительной толстостен-постью р 1,4 (в этих случаях, если позволяет рабочая темпера- [c.387]

Для обеспечения качества ва.льцевания концы труб, выступающие над решеткой, пе должны превышать 5 мм. При развальцовке с отбортовкой выступающие концы труб под колокольчик принимают в пределах 8 мм. Для создания прочного закрепления труб в гнездах решетки иногда выполняют кольцевые канавки глубиной 0,25...0,3 мм. При развальцовке труб необходимо следить за тем, чтобы ролики вальцовки деформировали концы труб без дефектов подрезов, перекосов, трещин и разрывов труб. Применяя теплообменники с развальцованными трубами, надо иметь в виду, что при температурах труб свыше 450°С для стальных труб и 250 С для труб из цветных металлов наблюдаются явления ползучести и релаксации, которые приводят к ослаблению крепления труб в гнездах решеток. Кроме того, агрессивные теплоносители вызывают щелевую коррозию в местах крепления труб, что приводит к преждевре- [c.103]

В теории пластичности в случае сложного нагружения весь процесс разбивается на ряд последовательных, небольших по размеру приращений нагрузки или деформации. Хотя формально процесс развертывается во времени, координата времени / в результатах фактически не присутствует. Эго объясняется тем, что реолопиеские свойства металла, проявляющиеся в ползучести или релаксации, во внимание не принимаются. Такая модель расчета соответствует действительности, пока температура не превышает для сталей 300 400 С. Чем выше температура, тем сильнее проявляется процесс ползучести металла, тем значительнее отигонение результатов расчета, вьшолненного без учета этого фактора, от действительного. [c.116]

При существенно разнородных механических свойствах часть объема сварного соединения, например основной металл, будет являться аккумулятором упругой деформации, и процесс релаксации напряжений в нем будет происходить в условиях дополнительной медленной разгрузки. Те зоны, в которых релаксационная стойкость металла понижена, например мягкие прослойки, будут испьгтывать непрерывную догрузку и процесс в них будет идти, как близкий к испытанию на ползучесть. Испытания образцов и расчет напряженного состояния для такого случая целесообразно организовать следующим образом. Для более прочного металла следует получить семейство кривых простой релаксации от различного уровня начальных напряжений о, (рис. 5.4.5,а). Затем по ним рассчитать напряженное состояние для всего тела В предположении, что оно имеет всюду одинаковые свойства, в том числе и для зон мягких прослоек. Так как мягкие прослойки занимают относительно небольшой объем, их вклад в общую релаксацию напряжений будет невелик. В первом приближении можно принять, что уровень интенсивности напряжений в мягких прослойках о, будет [c.127]

При образовании xoJюдньD трещин, например в околошовной зоне стыкового соединения, ползучесть металла происходит только в зоне закалки, которая невелика но сравнению с размерами соседних участков. Поэтому релаксация напряжений вследствие пластических деформаций в закаленной зоне сравнительно мала и возможность появления холодных трещин определяется в первую Очередь уровнем возникших напряжений. [c.448]

При термической обработке сварньтх деталей ползучесть металла возникает как в процессе нагрева, так и в процессе вьщержки причем пластические деформации развиваются не только в зоне свариых соединений, которая подвержена образованию трещин термической обработки (ТТО), но и в соседних участках. Вследствие этого диссипация упругой энергии идет более интенсивно и возможность образования трещин уменьшается. В опытах [25] получено, что релаксация напряжений от одинакового начального уровня происходит несколько быстрее в металле, прошедшем термический цикл сварки, по сравнению с метал юм того же химического состава, но в состоянии отжига. [c.448]

С другой стороны, известно [98], что металл мягких прослоек обладает меньшей длительной прочностью и меньшим сопротивлением ползучести, чем основной металл. Из сказанного можно сделать вывод, что в процессе нагрева и вьщержки при термической обработке происходят сложные процессы перераспределения напряжений, в отличие от случая образования холодных трещин, при котором собственные напряжения более стабильны. При термической обработке в случаях наличия узких прослоек в процессе ползучести возникает сложное напряженное состояние. Правильной моделью для расчетов напряженно-деформированного состояния, например, в стыковых швах является модель плоского деформированного состояния с одинаковой деформацией вдоль шва во всех точках поперечного сечения. При этом в процессе релаксации деформация может изменяться во времени в соответствии с требованием уравновешенности сил по оси ох. Для кольцевых швов (перпендикулярно их плоскости) задача может бьггь представлена как осесимметричная. [c.449]

Еще одной причиной образования трещин является релаксация напряжений [54—57, 71 ]. Если сварное соединение с высокими остаточными напряжениями выдерживать при температуре, соответствующей интервалу ползучести или процессу термообработки для снятия напряжений, либо при рабочей температуре, то остаточные напряжения в течение определенного времени снимутся благодаря процессу ползучести. Обычно пластичность металла при длительном разрушении достаточна для восприня- [c.220]

При обычной температуре релаксация протекает очень медленно. При высоких температурах скорость процесса релаксйции значительно увеличивается. Релаксация, так же как и ползучесть, характеризует потерю упругих свойств металла при его работе в области высоких температур. [c.44]

Для многих матер алов, являющихся предметом изучения классической физик или имеющих практическое значение для техники, вязкоупругими аномалиями можно пренебречь или же они имеют небольшое значение. Хотя феноменологическая теория вязкоупругости основывалась на экспериментах по ползучести и релаксации металлических и стеклянных нитей [3—6] и хотя изучение рассеяния энергии при синусоидально изменяющихся дефор.мациях представило ценные сведения о строении металлов [7], отклонения от идеальной упругости в этих случаях несущественны. В полимерных системах, наоборот, механическое поведение в основном определяется вязкоупругими свойствами, которые часто действительно поразите.тьны. [c.16]

Оба типа эксперимента возникли при испытании металлов и оба впервые были применены к пластмассам много лет назад. Судя по опубликованной литератре, имеется несколько таких работ, выполненных до начала 1940 г. Подобные методы стали широко использоваться в начале 1950 г., хотя лишь з последние годы разрабатывалась усовершенствованная аппаратура. Наиболее активно релаксацией напряжения занимался Тобольский и его сотрудники, в то время как Финдли был центральной фигурой при изучении ползучести. Хотя явления и подобны, характер аппаратуры и особенности исследований в большей степени различались. [c.79]

При испытании металлов одну и ту же машину с относительно небольшой модификацией обычно используют как для исследования ползучести, так и для исследования релаксации. Эта идея была заимствована исследователями полимеров сравнительно недавно. Прежнее же нежелание объединять отдельные исследования, вероятно, возникло из-за отмеченного выше различия методов. В работе Лея и Финдли [11] описываются модификации, которые допускает комплексная машина для испытания на ползучесть Финдли — Джелсвика [6], для применения ее, при необходимости, к релаксации напряжения. Техника обоих типов испытания подобна, хотя сами явления связаны сложной зависимостью [см. уравнение (3.6) и его нелинейные варианты]. Они, имеют свои относительные преимущества и недостатки, которые компенсируют и дополняют друг друга. [c.86]

Так как перераспределение напряжения происходит даже при релаксации, оно несомненно должно наблюдаться во время ползучести образца при постоянной нагрузке. Замедленный хрупкий разрыв , т. е. статическая усталость, может в общем рассматриваться как макроскопическая последовательность крайне локализованных процессов релаксаций напряжения. Поле сил, в котором находятся определенные участки материала, не может ре-лаксировать так быстро, следовательно, тело накапливает энергию деформации сдвига. Зенер заметил сходство этой картины с ажурной группировкой кристаллических зерен в поликристаллических металлах, в которых селективная пластичность, наблюдаемая внутри индивидуальных зерен до нагружения тела, при его растяжении постепенно передается комплексному блоку зерно—граница зерна, который по стерическим причинам не может релак-сировать. Бики предполагал, что статическая усталость вязко-упругих стеклообразных полимеров обусловлена релаксацией сегментов, которые вызывают перераспределение напряжения в направлении определенных статических первично связанных цепей, которые, прочнее своих соседей, так как благодаря чисто случайным обстоятельствам ориентированы параллельно растягивающему усилию. [c.279]

ЦПИИТМАШ, вып, 45 Релаксация и ползучесть , Машгиз, 1952, ЦНИИТМАШ, кн, 31 Коррозия металлов под напряжением и способы защиты , Машгиз, 1950, [c.355]

Измерение ползучести проводят на тех же образцах, которые применяют для испытаний на сдвиг. Ползучесть клеевых соединений определяется обычно в режиме постоянной нагрузки. Деформационные свойства проявляются также при релаксации напряжений (е = сопз1). Наиболее распространено измерение деформаций при сдвиге. Для большей точности деформация должна измеряться на базе, а не между зажимами с образцом. При оптическом способе на торец продольной грани склеенного образца наносят риски и с помощью катетометра КМ-6 или другого оптического устройства отмечают во времени их смещение. Так, по АЗТМ 0-1780-72 на образец металла, склеенный внахлестку, наносят три риски на расстоянии 3,34 мм друг от друга и 0,25 мм от края нахлестки. Деформацию измеряют с точностью 0,025 мм. При этом надо фиксировать толщину клеевого шва в месте замера с точностью 0,0025 мм. Если требуется измерять ползучесть клеевого шва в условиях действия повышенной влажности, агрессивных сред и т. п., то применение экстензометров неудобно. В этом случае лучше применять оптический метод наблюдения за смещением склеиваемых материалов. Описано применение подобного устройства с телевизионной приставкой к видеомагнитофону, смонтированного на помещенном в климатическую камеру приспособлении с нагруженными образцами. [c.38]

С повышением температуры прочность металла снижается, а пластичность при температурах свыше 400° С, определенная кратковременным испытанием на разрыв, возрастает. Поведение металлов под нагрузкой при высоких температурах резко отлично от их поведения при комнатной температуре. Предел прочности Ов и условные пределы текучести Стт начинают зависеть от времени пребывания под нагрузкой и скорости нагружения, так как с повышением температуры металл из упругого состояния переходит в упруго-пластическое и под нагрузкой непрерывно деформируется. Это состояние называется ползучестью. Температуры, с которых начинается ползучесть, у разных материалов различны. Обычные углеродистые стали уже при температурах выше 375 °С под нагрузкой обладают отчетливо выраженной ползучестью, конструкционные низколегированные стали — при температурах порядка 420° С, а нержавеюш,ие аусте-питные сплавы — при температурах 525° С и выше. С увеличением времени выдержки образца под нагрузкой характеристики прочности уменьшаются. Это уменьшение тем значительнее, чем выше температура испытания. При температуре выше указанной временное сопротивление Ов и предел текучести От уже не могут служить критериями для расчета элементов конструкций на прочность. В основу расчета на прочность приходится принимать характеристики длительных испытаний металла на ползучесть, разрыв и релаксацию напряжений при повышенных постоянных температурах и различных нагрузках. [c.51]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология