Конструктивных материалов

В настоящее время, например, трубы нефтепроводов рассчитывают лишь на прочность от действия статических нагрузок, без учета временных факторов разрушения. Между тем нефтепроводы работают в режиме малоциклового нагружения, которое в десятки раз ускоряет процессы повреждаемости металла труб в зоне дефектов и конструктивных концентраторов напряжений. Кроме того,

В окрестности трещиноподобных дефектов и конструктивных концентраторов напряжений возникают локальные пластические деформации. Область с пластической деформацией ограничивается радиусом гт, [17]. Деформации в пластической зоне распределены крайне неравномерно. Очевидно, что непосредственно в вершине трещины максимальные деформации не могут превысить величины, соответствующей истинному сопротивлению разрыву. Приближенно, предельную деформацию Б„Р можно определить по известному относительному сужению образца при разрыве \у по формуле:

ной формы и др.). Таким образом, сопротивление деформированию носит устойчивый или неустойчивый характер. Устойчивое сопротивление деформированию обычно сопровождается с ростом внешней нагрузки (например, при нагружении монотонно возрастающей силой). Переход из устойчивого в неустойчивое состояние сопровождается снижением интенсивности роста или спадом внешней нагрузки и называется предельным состоянием, а параметры, соответствующие ему, - критическими (критическая сила, деформация, напряжение, энергия). Формы потери устойчивости сопротивления деформации разнообразны, например, переход металла из упругого в пластическое состояние, локализация деформаций (шейко-образование) при растяжении, потеря устойчивости первоначальной формы при действии напряжений сжатия и др. Разрушение нередко происходит при нормальных условиях эксплуатации конструкций, когда в целом металл испытывает макроупругие деформации. Такие разрушения, как правило, реализуются при наличии дефектов и конструктивных концентраторов. Последние вызывают локальные перенапряжения и образование микротрещин. Трещины в металле могут существовать и до эксплуатации конструкции, например, холодные и горячие трещины в сварном соединении. При рабочих нагрузках, вследствие действия временных факторов разрушения, происходит медленный, устойчивый рост исходных трещин и при определенных условиях наступает период неустойчивого (быстрого) распространения и окончательного разрушения. Определение критических параметров неустойчивости росту трещин является основной задачей механики разрушения. Критерии механики разрушения, как и феноменологические теории прочности, постулируются на основании какого-либо силового, деформационного или энергетического параметра R (рис.2.7). Условием неустойчивости тела с трещиной является (быстрое распространение трещины).

Шероховатость является технолоп ческим концентратором на-и оказывает существенное влияние на усталостную выей, особенно на участках конструктивных концентраторов напряжений (галтелях валов и осей, переходных поверхностях зубьев колес, выточках, канав?ах, впадинах резьбы и др.). разрушение почти всегца начинается с поверхности чему в значительной мере спо:обствует грубая механическая обработка.

- концентрация в зоне сварного соединения различного вида неоднородностей со значительным градиентом этих не-однородностей: химической, структурной, фазовой; собственных напряжений и деформаций; геометрической, связанной как опасностью возникновения технологических концентраторов, так и наличием конструктивных концентраторов. Как следствие указанных видов неоднородности возникает неоднородность механических, электрохимических и физических свойств, что определяет повышенную чувствительность сварных соединений к воздействию эксплуатационных сред, особенно в условиях сложного напряженного состояния.

Недостаточное совершенство НД, в частности, по нормированию остаточного ресурса нефтегазохимического оборудования, объясняется тем, что они базируются в основном на критериях статической прочности бездефектного металла. Между тем, в процессе эксплуатации в металле конструктивных элементов происходит постепенное накопление необратимых повреждений и по истечении определенного времени возможны разрушения. Процессы накопления повреждений в металле усиливаются в зонах концентрации напряжений, которыми являются дефекты металлургического, строительно-монтажного и эксплуатационного характера, а также зоны геометрических конструктивных концентраторов в местах приварки днищ, переходов, патрубков штуцеров в корпус аппарата. При этом особую опасность представляют трещино-подобные дефекты: холодные и горячие трещины, непровары и подрезы швов, механические (царапины) и коррозионные (стресс-коррозия) повреждения и др.

На первом этапе производится расчет на прочность по существующим нормативным материалам (ГОСТы, СНИ-Пы, РД и др.) с использованием фактических механических свойств, найденных в результате испытаний образцов, вырезанных из элементов оборудования, или косвенными методами (например, по изменению твердости или химическому составу и др.). Далее производится оценка остаточного ресурса по фактическим или априорным (если недостаточно диагностической информации) данным о дефектности, например, по разрешающей способности методов и средств неразрушающего контроля с учетом предыстории нагружения, а также характеристикам допускаемых технологических и конструктивных концентраторов напряжений. При такой оценке ресурса необходимо более полно учитывать реальные условия эксплуатации и использовать наиболее жесткие критерии разрушения, дающие консерватив-

В настоящее время, например, аппараты и нефтепроводы рассчитывают лишь на прочность от действия статических нагрузок, без учета временных факторов разрушения. Между тем они работают в режиме малоциклового нагру-жения, которое в десятки раз ускоряет процессы повреждаемости металла в зоне дефектов и конструктивных концентраторов напряжений. Кроме того, недостаточная степень подготовки нефти на промыслах способствует коррозионной активности рабочей среды. Циклические нагрузки в условиях коррозионной активности рабочей среды вызывают усиление усталостных процессов и особенно сильно в зонах концентрации напряжений. Это объясняется проявлением локального динамического механохимического эф-

ня напряженности металла и, как следствие, снижению работоспособности ресурса оборудования. Конструктивные концентраторы напряжений в виде разнотолщинных соединений, угловых элементов, смещения кромок и других дефектов способствуют повышению уровня напряженности металла и, как следствие, снижению ресурса оборудования. Степень превышения напряжений в области дефектов и конструктивных концентраторов оценивают теоретическим коэффициентом концентрации напряжений аст:

В настоящее время > например , трубы нефтепроводов рассчитывают лишь на прочность от действия статических нагрузок, без учета временных факторах разрушения. Между тем нефтепроводы работают в режиме малоциклового нагружения, которое в десятки раз ускоряет процессы повреждаемости металла труб в зоне дефектов и конструктивных концентраторов напряжений. Кроме того, недостаточная степень подготовки нефти на промыслах способствует коррозионной активности транспортируемой Среды. Циклические нагрузки в условиях коррозионного действия Среды вызывают усиление усталостных процессов, и особенно сильно в зонах концентрации напряжений. Это объясняется проявлением локального динамического механохимического эффекта. Несовершенны также методы оценки механических свойств, входящие в соответствующие расчетные формулы для определения толщины стенок труб. В частности, они устанавливаются по сертификатным данным без учета деформационного старения и охрупчивания.

По современным представлениям [41-44], базирующимся в значительной мере на работах А. Ф. Иоффе, Н. Н. Давиденкова и Я. Б. Фридмана, переход металла в хрупкое состояние наблюдается, когда разрушающее напряжение (сопротивление отрыву) становится равным пределу текучести. На микроскопическом уровне хрупкое разрушение происходит путем скола по плоскостям преимущественной ориентации решетки металла [45]. Важная роль при этом принадлежит механизмам ограничения пластического деформирования. Эти механизмы могут иметь различную природ}1, причем доминирование любого из них определяется совокупно стью большого числа факторов (температурой, скоростью деформирования, химическим воздействием и т. д). Общепризнанно, что на степень стеснения пластических деформаций оказывают влияние наличие в металле дефектов, конструктивных концентраторов напряжений, повышение плотности дислокаций, мелкодисперсные выделения [46].

Современное машиностроение характеризуется большим многообразием изготовляемых заготовок. При этом существуют большие группы заготовок, близких по форме, размерам, требованиям точности, виду и свойствам конструктивных материалов и другим характеристикам. Для таких групп может быть применен один (или несколько) технологических процессов их производства, при которых обеспечивается минимальная себестоимость продукции и наивысшая производительность при соблюдении требуемого качества.

При выборе абсорбента необходимо руководствоваться как спектром шума, так и физическими свойствами материала: высоким звукопоглощением в требуемом диапазоне частот, соответствующим по форме спектральной характеристике шума; негорючестью и неагрессивностью конструктивных материалов; малым объемным весом; малой гигроскопичностью и биостойкостью; безвредностью для здоровья обслуживающего персонала; долговечностью в эксплуатации; экономичностью и т. д.

ВЫБОР КОНСТРУКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИИ

255. Писаренко Г. С., Яковлев А. П., М а т в е е в В. В. Вибропоглощающие свойства конструктивных материалов. Справочник.— Киев: Нау-кова думка, 1971.

Уровень термомеханической нагрузки оценивают относительным условным напряжением ay = ау/ат ; показатель упрочнения изменяется в пределах т = 0,12 ... 0,5, что характерно для конструктивных материалов при максимальных деформациях (е < 2,0 %), а также умеренных и высоких температурах.

Силиконовые жидкости обладают исключительно высокими вязкостно-температурными свойствами, высокой стойкостью к термическому воздействию, окислению и механической деструкции, малой летучестью, совместимостью с большинством конструктивных материалов, низкой температурой застывания (ниже —65° С и даже —100° С) и высокими диэлектрическими свойствами.

нования принимаемых конструктором и технологом решений по конструкции узла, агрегата и отдельной детали, используемых конструктивных материалов и технологических методов изготовления. Общая структурная схема разработки и совершенствования конструкции трактора, внедренная в ГСКБ МТЗ, показана на рис. 1.3.

15. Кононенко В. Г., Кушнаренко С. Г. и Чижов В. Г. Исследование пластичности конструктивных материалов при высоких скоростях деформирования. «Кузнечно-штамповочное производство», 1961, № 7.

3.7.1. Физико-химические свойства отложений и примесей теплоно-^ситеэш. Прежде чем приступить к рассмотрению особенностей воз-шикновения кризиса в пористом слое, рассмотрим основные свойства • отложений и примесей теплоносителя, из которых они образуются. Анализ многочисленных литературных данных показывает, что значительную долю примесей теплоносителя на АЭС составляют продукты корро-•зии конструкционных материалов. С совершенствованием схем водопод-тотовки и конструкций конденсаторов все меньше в контур вводится примесей с добавочной водой и присосами охлаждающей воды. В то же время продукты коррозии конструктивных материалов непрерывно поступают в рабочее тело. Однако их химический состав и количество в значительной мере определяются величиной поверхностей, контактирующих с теплоносителем, свойствами материалов, условиями рабочего процесса.

Выбор конструктивных материалов для труб и элементов оборудования определяет чувствительность их к различным видам коррозионных повреждений (коррозионное растрескивание под напряжением, язвенная или общая коррозия, эрозия и т. п.), чувствительность к отдельным химическим примесям в теплоносителе (щелочь, кислород), к коррозионной усталости и т. п.

62. Верхотуров В.И. и др. Акустический метод контроля электрического состояния диэлектрических конструктивных материалов // Дефектоскопия. 1994. № 1. С. 73-78