Накопления пластических

По результатам измерений коэрцитивной силы при полном промагничивании стенок труб, по-видимому, можно также определять количество внутренних отложений. Более высокий уровень внутренних отложений соответствует пониженным значениям коэрцитивной силы металла, уменьшающейся по мере накопления отложений и увеличения интенсивности коррозии.

Очистка потока воды путем просачивания ее через песчаные фильтры относится к рубежу двух последних столетий или даже к более раннему периоду. Под действием собственного веса вода фильтруется сквозь слой отсортированного песка, в котором, как в ловушке, оседают твердые примеси. По мере накопления отложений проницаемость слоя уменьшается и производительность такого фильтра падает. Восстановить ее можно обратным потоком, при этом слой расширяется, псевдоожижаясь жидкостью, и отложения вымываются.

Отсутствие в центробежных сепараторах элементов, часто выходящих из строя, упрощает эксплуатацию и повышает надежность очистки рабочей жидкости по сравнению с механическими фильтрами. Кроме того, пропускная способность центрифуг по мере накопления отложений загрязняющих частиц в роторе практически не изменяется.

Контуры из углеродистой стали исследовались то~лько при высоких рН. Концентрация шлама и уровни отложений были сравнимы с величинами, характерными для контуров из нержавеющей стали, если принимались тщательные меры по исключению кислорода и если в качестве щелочи использовалось сильное основание (КОН). При аммиачном подщелачива-нии до рН 9,5 наблюдались высокие концентрации шлама (от 0,1 до 0,2 мг/л). При рблучении в течение одного месяца в тепловом потоке 4,75-105 ккал/(м2-ч) сформировались отложения толщиной около 20 мк. Появились определенные свидетельства накопления отложений в местах с конструктивными выступами, на пучках трубок и т. д.

АЭС других типов. Радиоактивная загрязненность небольших реакторов с водой под давлением с твэлами из нержавеющей стали, таких, как американские реакторы SM-1 и РМ-2, исследовались довольно подробно [22—24]. Полученная на них информация не всегда применима к большим энергетическим реакторам, но она содержит представляющие интерес общие закономерности. Характерным выводом этих экспериментов являются более высокие скорости коррозии и скорости накопления отложений в реакторах по сравнению с аналогичными данными, полученными на внереакторных испытаниях. На -входе в сборку топливных элементов пластинчатого типа наблюдались отложения продуктов коррозии, склонные к отслоению. При запуске после коротких остановок происходил скачкообразный рост концентраций шлама в воде. Рост сопровождался увеличением удельной активности шлама, что свидетельствовало о смыве отложений из активной зоны.

изотопа. Для ускорения счета предполагается; что концентрация растворенного компонента и шлама в теплоносителе в течение короткого времени достигает равновесия, но в дальнейшем при решении других уравнений системы это предположение пересматривается. Авторы принимают определенные предположения о механизме выхода продуктов коррозии, скорости накопления отложений в активной зоне и вне ее, о концентрации шлама и т.д., которые позволяют получить константы массообмена.

Необходимость эксплуатационных химических очисток, более частых чем 1 раз в два года, свидетельствует о неблагополучии водного режима. Для упрощенной химической очистки целесообразно пользоваться остановами блока на ремонты или по другим причинам. Не следует допускать накопления отложений, так как они могут вызвать аварийный пережог труб или удлинить и усложнить химическую очистку. Кроме упомянутых в гл. 3 выпускаемых в настоящее время котлов, в эксплуатации находятся также прекращенные выпуском котлы ТПП-110 и ТПП-210. Обе эти конструкции, так же как и выпускаемые в настоящее время, не являются полностью дренируемыми, причем в котлах ТПП-110 и ПК-39 недренируемой является нижняя радиационная часть. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе метода и реагентов для химической очистки. Безусловное предпочтение должно быть отдано тем способам, при которых отложения переводятся только в растворимую форму, без образования взвеси и тем более крупнодисперсной. С этой точки зрения для котлов

Исследований полей концентрации S03 на выходе из топки и за высокотемпературными поверхностями нагрева не производилось, однако имеется ряд косвенных наблюдений, подтверждающих наличие каталитического окисления SO2 в этом районе. Замечено, что температура точки росы растет по мере накопления отложений в пароперегревателе. Так, по опытным данным ЦКТИ и ОРГРЭС за период 1,5 — 2,0 мес. этот прирост составил 20 — 30° С при отсутствии каких-либо изменений в состоянии топки и характере процесса горения. Еще более отчетливо это проявляется при сравнении температур точки росы, измеренных на вышедшем из монтажа чистом котле и соседнем котле, находящемся в длительной эксплуатации и сжигающем тот же вид топлива.

обслуживании. Их фильтрующая способность практически не изменяется по мере накопления отложений в центрифуге.

Скорость накопления отложений в слое, или количество вещества, накопившегося в нем за единицу времени, выражаем как

Значения ДМ при исследованиях отложений в трубах определяют весовым способом с последующим химическим анализом отложений. Труба после накопления отложений разрезается на участки в продольном и поперечном направлениях, и отложения снимаются механическим путем. В обогреваемых трубах о начале образования отложений и об их росте судят по изменению во времени температуры стенки трубы. Для контроля за ростом отложений в необогреваемых трубах измеряют гидравлическое сопротивление участка трубы Др, используя сильную зависимость Др от внутреннего диаметра d, изменяющегося в результате роста отложений.

Прирост напряжений при увеличении деформации характеризует деформационное упрочнение металла, т.е. da/ds= E" (тангенс угла наклона касательной к кривой растяжения). В пределах упругой деформации da/ds = Е (где Е - модуль Юнга). В области площадки Е = 0. По мере роста s модуль упрочнения изменяется по сложной (чаще по монотонно возрастающей) кривой, характер которой зависит от исходной структуры металла, формы и размеров образца, температуры испытаний, скорости деформации, схемы напряженного состояния и др. При соблюдении условия простого нагружения кривая упрочнения, построенная с использованием инвариантных величин а,- и е,- (OY и е,- - интенсивность напряжений и деформаций) имеет один и тот же вид независимо от формы и размеров образцов, схемы напряженного состояния (одноосное или двухосное). Известно, что макропластическая деформация возникает в результате накопления пластических сдвигов, являющихся следствием инициирования, перемещения и

Прирост напряжений при увеличении деформации характеризует деформационное упрочнение металла, т. е. da/ds (тангенс угла наклона касательной к кривой растяжения). В пределах упругой деформации do/ds = Е. В области площадки текучести do/de = 0. По мере роста s модуль упрочнения da/ds = Е' изменяется по сложной (чаще по монотонно возрастающей) кривой, характер которой зависит от исходной структуры металла, формы и размеров образца, температуры испытаний, скорости деформации, схемы напряженного состояния и др. Заметим, что при соблюдении условия простого нагружения кривая упрочнения для данного металла, построенная с использованием инвариантных величин ai и Si (а и ei - интенсивность напряжений и деформаций), имеет один и тот же вид независимо от формы и размеров образцов, схемы напряженного состояния (одноосное или двухосное). Как было показано выше, макропластическая деформация возникает в результате накопления пластических сдвигов, являющихся следствием инициирования, перемещения и

Первые исследования распространения усталостной трещины в эвтектике А1 — Al3Ni были проведены Гувером и Гертцбергом [31] на цилиндрических образцах с надрезом. В предыдущих исследованиях с участием одного из этих авторов [27] было показано, что в изучаемом сплаве матрица — деформируемая, а усы AlgNi — упругие. При больших циклических напряжениях усы Al»Ni разрушались, а затем образовывались микропоры. Материал разрушался полностью, когда микропоры коалесцировали в главной плоскости разрушения подобно тому, как это наблюдалось при постепенном нагружении (рис. 16). Вид излома существенно изменялся при переходе к относительно низким циклическим напряжениям, когда уровень напряжений в надрезе оказывался недостаточным для разрушения отдельных усов. В этом случае повреждения концентрировались исключительно в Al-матрице. По мере накопления пластических повреждений в матрице начиналось распространение устойчивой трещины, которое происходило параллельно направлению нагружения и ориентации усов (рис. 17, а). Фронт вертикальной трещины имел тенденцию двигаться вдоль плоскости (111) Al-матрицы (аналогично первой стадии распространения усталостной трещины по [19]), а иногда и по поверхности раздела уса и матрицы (рис. 17,6). -Следует отметить, что при относительно низких напряжениях разрушение усов и связанное с ним образование микропор не происходили.

Возникновение начального усталостного разрушения в литейных высокожаропрочных никелевых сплавах под поверхностью объясняется, на наш взгляд, влиянием создающегося внутри сечения образца или детали плоскодеформированного состояния, при котором в малопластичных материалах легче достигается условие нарушения сплошности путем хрупкого надрыва, чем нарушение сплошности на поверхности путем накопления пластических повреждений под действием максимальных касательных напряжений.

Приведенные примеры показывают, что уравнения (2.6.4), (2.6.5) позволяют достаточно точно описать кинетику изменения напряжений и деформаций при разнообразных программах нагру-жения. Отметим, однако, что удовлетворительные результаты получаются при программах нагружения, включающих циклы с различными амплитудами напряжений при отсутствии среднего напряжения в цикле. Использование уравнений для расчета диаграмм деформирования асимметричных циклов дает эффект одностороннего накопления пластических деформаций, что не наблюдается в экспериментах для циклически упрочняющихся материалов.

Условия возникновения разрушения определяются циклическими и монотонными процессами накопления пластических деформаций и соответствующего повреждения (исчерпания ресурса пластичности). Поэтому для определения потери несущей способности элементов конструкций при длительном циклическом на-гружении при повышенных температурах требуется анализ кинетики полей деформаций (по этапам нагружения) вычислительными методами, что требует от ЭВМ повышенной емкости памяти и быстродействия.

Величина d по опытным данным изменяется от 0,10 до 2,0. Меньшие из указанных величин получаются при значениях dv и ds более 0,05, а величины d более единицы — при dy <^ 0,02 (когда проявляется упрочнение в первых циклах нагружения). Сложность расчета долговечности по уравнению (3) состоит в необходимости располагать предельными значениями d в зависимости от dv и ds, а также величинами циклических напряжений, используемых при расчете ds. Возможность получения величин d, приближающихся к единице, связывается с -учетом кинетики накопления пластических деформаций и изменения предельной пластичности при увеличении времени одного цикла [7, 30, 31], т. е. с переходом к вычислению величин dy и ds не через относительные долговечности, а через относительные циклически и односторонне накопленные (вследствие циклической анизотропии и ползучести) деформации

Как и в случае многоцикловой усталости, уравнение механических состояний служит для определения необратимой работы деформирования. Грубый расчет может быть выполнен с помощью уравнения (2.35) или (2.36), отвечающего структурной модели материала (см. рис. 1.8), если при этом параметры С2 и Еа подбираются по условиям аппроксимации реальных диаграмм циклического деформирования соответствующего материала. Однако с целью лучшего приближения к действительным диаграммам деформирования мы используем в этом случае более сложную модель (рис. 2.7, а) с параметрами С2, Е3, С5, ?4> С-,, ?в, а также с двумя дополнительными функциональными параметрами, необходимыми для учета циклической нестабильности и одностороннего накопления пластических деформаций.

Циклическая анизотропия свойств материалов характеризует собой явление неодинакового сопротивления циклическому деформированию в направлении четных и нечетных полуциклов нагружения, что может объяснять наряду с другими причинами (различие исходных диаграмм растяжение—сжатие, асимметрия цикла напряжений) возникновение у некоторых материалов преимущественного одностороннего накопления пластических деформаций. Хотя большинство материалов является циклически изотропными,, циклическая анизотропия может быть присуща ряду материалов — как циклически разупрочняющимся (сталь ТС), так и стабилизирующимся (В-95) и упрочняющимся (В-96, АК-8). Экспериментальное изучение зависимости ширины петли гистерезиса в первом полуцикле нагружения б(1> (считая исходное нагружение за нулевой полуцикл) от степени исходного деформирования ё(°> при симметричном и асимметричном мягком нагружений устанавливает линейную связь между этими характеристиками (рис. 2.4) во всем диапазоне исследованных деформаций (до 10 ет). При построении зависимости б(1) для несимметричного цикла от амплитудных значений деформаций ё^ в исходном нагружений экспе-

Результаты других систематических исследований закономерностей накопления пластических деформаций при термической усталости также подчеркивают существенное значение квазистатического разрушения при одностороннем накоплении деформации [33]. С другой стороны, при малоцикловом нагружении в жестком режиме разрушение происходит по типу усталостного ввиду создания условий, ограничивающих деформацию [45 ].

Шатунные болты тихоходных двигателей (например, двухтактных) изготовляют из углеродистых (стали 35, 40, 45 и др.), а также хромоникелевых среднеуглеродистых сталей. Для изготовления шатунных болтов двигателей тепловозов, а также быстроходных двигателей используют высокопрочные хромоникельмо-либденовые (или вольфрамовые) и хромоникельмолибденована-диевые стали 40ХН2МА, 40Х2Н2МА, 38ХНЗМА, 36Х2Н2МФА. Шатунные болты автомобильных и тракторных двигателей изготовляют из сталей 40Х, 45Х, ЗОХМА, 35ХМ и др. Низкоуглеродистые стали типа 20ХНЗА применять не рекомендуется для предотвращения вытяжки (накопления пластических деформаций) и уменьшения силы предварительной затяжки.