Конструкционном материале

Применительно к наиболее важному и распространенному металлическому конструкционному материалу — сплавам на железной основе и наиболее распространенному процессу химической коррозии металлов — газовой коррозии — можно отметить следующее.

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИОННОМУ МАТЕРИАЛУ

В установках для подготовки нефти используют оборудование различного назначения: теплообменники, насосы, дегидраторы, резервуары и др. Среди них наиболее металлоемкие и весьма ответственные резервуары, предназначенные для предварительного отстоя обводненной нефти, сбора и отстоя сточной воды, сбора и хранения товарной нефти и нефтепродуктов. Исходя из условий эксплуатации резервуаров, к конструкционному материалу предъявляют сложный комплекс требований: он должен обладать высокой прочностью при достаточно высокой пластичности и вязкости, минимальной склонностью к хрупкому разрушению, хладоломкости и старению, низкой чувствительностью к надрезам, хорошей свариваемостью, высокой коррозионной стойкостью к воздействию атмосферы, грунтовых вод, хранимых нефтей и нефтепродуктов. Основной конструкционный материал для изготовления резервуаров — сталь различных марок. В последние годы получают все большее распространение алюминиевые сплавы для изготовления отдельных узлов резервуаров — крыш и верхних поясов вертикальных цилиндрических резервуаров.

Требования, предъявляемые к конструкционному материалу .... 23 Химический состав и механические свойства некоторых конструкционных материалов............... 24

Валы и оси составляют 10...13 % в общем объеме производства деталей машин. Валы, оси и шпиндели весьма разнообразны по своему назначению, конструктивной форме, размерам и конструкционному материалу.

формирование требований к конструкционному материалу, обусловленных качеством и надежностью проектируемой конструкции;

Нагрузку, приложенную к конструкционному материалу, инженеры относят к единице площади. В этом случае пользуются термином «напряжение». Под действием нагрузки при растяжении металлический стержень может удлиняться. Величина его удлинения, отнесенная к начальной длине, называется относительной деформацией.

Одним из основных узлов уран-графитовых реакторов большой мощности является многотонная графитовая кладка, которая должна надежно работать в течение всего срока эксплуатации АЭС, достигающего 30 лет. Отсюда возникают жесткие требования к графиту как конструкционному материалу.

— физико-химические свойства теплоносителей (плотность, вязкость; агрессивность к конструкционному материалу, степень загрязненности и характер отложений и др.);

цирконию, как к весьма коррозионностойкому конструкционному материалу

С тех пор работы в области ядерной энергетики вызвали повышенный интерес и к другим металлам с особыми свойствами, в частности к галлию, индию и висмуту, как возможным теплоносителям, к очищенному от гафния цирконию, как к весьма коррозионностойкому конструкционному материалу с малым поперечным сечением захвата тепловых нейтронов, к таким элементам, как гадолиний, гафний и бор, высокое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов у которых делает их полезными материалами для регулирующих стержней, и к плутонию, как к ядерному топливу.

Технический бериллий представляет собой хрупкий металл с прочностью около 30 кгс/мм2 и удлинением 1—2%. Его низкая пластичность может быть обусловлена недостаточной чистотой, так как этот металл особенно чувствителен к загрязнениям. Коррозионная стойкость бериллия высокая. О бериллии как конструкционном материале будет сказано дальше.

Говоря о чугуне с шаровидным графитом как о новом конструкционном материале, следует подчеркнуть,, что под этим понимается такое сочетание конструкционных свойств, которого ранее не знала промышленность. Об этом материале часто говорят, что он удачно совмещает в себе положительные особенности стали и чугуна [46, 96], определяемые следующими показателями: 1) высоким значением отношения (примерно 0,8—0,85) предела текучести к пределу прочности Г.Г.Е общем довольно высоком значении последнего, 2) возможностью пластичности в широких пределах, 3) невысокой чувствительностью к концентрированию напряжений при циклических нагрузках, 4) повышенной циклической вязкостью.

Изотермический перенос массы может иметь место, когда с жидким металлом контактируют одновременно разные твердые тела, образующие друг с другом твердые растворы или интерметаллические соединения. Растворенные компоненты, попадая на другое тело, диффундируют в него или вступают в химическую реакцию с образованием интерметаллических соединений. В результате изменяются механические свойства поверхности стенки. Если жидкий металл способен растворяться в твердом конструкционном материале или вступать в химическую реакцию, с ним могут образовываться твердые растворы. Такой вид коррозии приводит к изменению механических свойств, структуры, химического состава конструкционного материала.

Это достигается как повышением значения 'рН, так и связыванием кислорода, присутствующего в питательной воде и конденсате. На отечественных энергоблоках задача подавления процессов коррозии в питательном тракте 'решается при поддержании значения рН=9-^-9,2. При таком показателе концентрации ионов водорода на стали—основном .конструкционном материале котлов и большинства элементов тракта питательной воды — создается достаточно прочная защитная пленка я существенно снижается интенсивность действия коррозионных пар.

также и нержавеющие аустеннтные стали и циркониевые сплавы. Коррозионная стойкость повышается для всех этих материалов, хотя и в разной степени, причем на каждом конструкционном материале образуется оксидная защитная пленка, соответствующая исходному материалу. Возможно и дальнейшее расширение и преобразование метода. Например, может использоваться не толь-

Установлено, что при полном смачивании различные припои характеризуются разной площадью растекания Sp одинаковых по объему (в частности 0,33 см3) навесок припоя на одном и том же конструкционном материале при одинаковых условиях пайки. Однако нередки случаи получения больших значений Sp при неполном смачивании, что видно на графике (рис. 3), построенном на основе анализа и обработки экспериментальных данных, приведенных в работе (22]. В связи с этими положениями предложен комплексный критерий смачиваемости и растекаемости, представляющий собой произведение покрытой припоем площади на косинус краевого угла. Здесь этот фактор преобразован в безразмерный критерий в виде

Для процесса диффузии в твердых фазах должны соблюдаться следующие условия: 1) малое различие в размерах диаметров атомов паяемого металла и компонентов припоя, не превышающее 15—16%; 2) определенная растворимость припоя в конструкционном материале, что может быть выявлено по данным бинарных диаграмм состояния сплавов.

Технический бериллий представляет собой хрупкий металл с прочностью около 30 кгс/мм2 и удлинением 1—2%. Его низкая пластичность может быть обусловлена недостаточной чистотой, так как этот металл особенно чувствителен к загрязнениям. Коррозионная стойкость бериллия высокая. О бериллии как конструкционном материале будет сказано дальше.

Для определения неупругого напряженно-деформированного состояния теплонапряжекных конструкций при изменяющихся во времени температурах и нагрузках необходимо решать нелинейные задачи термопластичности и термоползучести. Если предполагать малость деформаций, то нелинейность является следствием соотношений, связывающих между собой напряжения и деформации в конструкционном материале и составляющих математическую модель этого материала. Необходимость применения той или иной модели материала обусловлена в основном характером действующих на конструкцию нагрузок и ее температурным состоянием.

Техническое задание иа проектирование технологии пайки должно содержать данные о выбранном для изделия конструкционном материале, служебных (эксплуатационных) свойствах паяных соединений, конструкционных и масштабных факторах паяного изделия, «го массе (рис. 1).

мых в процессе ее выполнения. Ухудшение свойств конструкционного материала и прежде всего его механических и коррозионных свойств под действием нагрева в процессе пайки связано с его структурными изменениями, проходящими при этом: снятие эффектов нагартовки и термической обработки, ростом зерна н изменением состояния сплава по границам зерен. Поэтому при выборе припоев по температуре их плавления и при разработке режима и термического цикла пайки необходимо учитывать критические температуры, выше и ниже которых в конструкционном материале начинают развиваться упомянутые процессы. Необходимо ограничивать температурный режим и термический цикл пайки в соответствии с условиями сохранения эксплуатационных свойств.

Во-первых, Г-интеграл — единственный достаточно универсальный параметр механики разрушения, способный описать как начало, так и процесс роста трещины практически в любом конструкционном материале. Только этим можно объяснить интерес тысяч материаловедов и инженеров к простейшей реализации подхода путем аппроксимации реального упругопластического материала нелинейно-упругим телом (определение константы Jc). Гораздо больше успеха можно ожидать при более точных аппроксимациях [31—41]. Следует иметь в виду, что Гс-кон-цепция также ограничена. Наиболее общей является концепция единой диаграммы разрушения Г — /, где / — скорость (или приращение) длины трещины.