Накопления продуктов

Исследование первоначально отказавшей детали с целью установления причин появления в ней трещины, выявленной при техническом обслуживании ВС в условиях эксплуатации или при его ремонте, подразумевает проведение комплекса лабораторных исследований. Собственно фрактографическому анализу — изучению излома — предшествует анализ условий работы детали, ее нагруженное™, повторяемости аналогичных разрушений и пр [6-13]. В задачу анализа излома элемента конструкции входит первоначальная оценка природы возникновения трещины, получение информации о процессе ее распространения и условиях перехода к окончательному разрушению. Указанные три этапа накопления повреждения в конструкции до ее окончательного разрушения могут оказаться невзаимосвязанными. Зарождение трещины может быть следствием высокой концентрации напряжений, вызванной наличием производственного дефекта материала (поры, раковины и пр.). При этом развитие трещины может быть обусловлено, например, высоким уровнем напряжения, не соответствующим заложенной конструктором в расчете величине напряжения. Наконец, окончательное разрушение может быть результатом кратковременной перегрузки

Минимальная величина скачка трещины ограничена параметрами кристаллической решетки. Она не может быть меньше расстояния между двумя соседними атомами. Обычно на кинетических кривых выделяют границу для СРТ, которая характеризует величину прироста в цикле нагружения, равного одному параметру кристаллической решетки [78, 79]. Меньшие величины осредняемо-го прироста трещины за некоторое число циклов нагружения характеризуют явление накопления повреждения материала за несколько циклов, прежде чем происходит дискретное подрастание трещины. Чем больше циклов затрачивается на накопление повреждений в материале перед скачком трещины, тем больше расхождение регистрируемого в опыте среднего прироста трещины за цикл нагружения с реальным.

ны листа: 2,5; 5,1; 7,6; 12,7 и 16,5 мм в агрессивной среде — 3 %-м р-ре NaCl в воде [33]. Размер участка АВ без всплеска BCD (см. рис. 8.2) определялся чуть большей величиной, чем размер циклической зоны г/,6 в условиях плоской деформации для толщины 16,5 мм в сухом аргоне. В агрессивной среде ощутимое различие в размере зоны задержки трещины по сравнению с сухим аргоном не было выявлено. Для толщины 2,5 мм и 12,7 мм глубина участка АВ составила г/,3 и г/,4 соответственно. Полный размер зоны aD в тонких и толстых образцах определялся величинами г^\ и 2г/,2 соответственно. У поверхности листового материала влияние перегрузки распространялось не на двойной размер зоны в условиях плосконапряженного состояния, а на двойной размер в условиях плоской деформации, хотя это размер зоны, характеризующий ее в срединных слоях образца. Из этого следует, что по мере увеличения толщины листа меняется механизм накопления повреждения в вершине трещины.

2. Изучение накопления повреждения, в связи с чем осуществляется программное (блочное и произвольное) при различных спектрах нагрузок и случайное нагружение.

1. Скорость накопления повреждения в момент времени t при на-гружении с амплитудой а нового изделия определяется выражением Х(а)/1-И, где А,(а) — некоторая функция амплитуды напряжения-

Устранить указанный недостаток позволяет введение в эти уравнения дополнительного параметра, отражающего кинетику накопления повреждения.

Основными недостатками полученных результатов являются, во-первых, отсутствие информации о кинетике накопления усталостного повреждения в металлах на стадии зарождения усталостной трещины, что исключает возможность прогнозировать момент возникновения макроскопической усталостной трещины с учетом структурных особенностей сплавов и влияния на процесс накопления повреждения эксплуатационных и других факторов; во-вторых, отсутствие четкого разграничения стадий возникновения и развития усталостных трещин, особенно в тех случаях, когда стадия развития усталостных трещин составляет значительную часть общей долговечности; в-третьих, недостаточное внимание к исследованию критериев окончательного разрушения образцов и конструктивных элементов с усталостной трещиной при циклическом нагружении.

Существенно также, что эффект «залечивания» при сочетании полуцикла сжатия и высокотемпературной части цикла нагрева [8] определяет, по-видимому, снижение интенсивности накопления повреждения, в связи с чем кривые 2 и 7, а также 3 и 4 на рис. 3, а и 4, а близки или совпадают, как это имеет место и для других материалов [1].

Из сравнения наклонов кривых на рис. 4 вытекает, что процесс Релея РЛ отличается от нормального Н и равномерного РАВ процессов также интенсивностью накопления повреждения на отдельных уровнях нагрузки.

сторонне накапливающихся деформаций и оценка сопротивления квазистатическому разрушению при этом требуют вычислительного лнализа кинетики полей деформаций по этапам нагружения и нагрева, так же как это должно осуществляться при оценке сопротивления малоцикловому разрушению в зависимости от накопления повреждения.

11. Усовершенствование методов и автоматизация средств измерения сопротивления деформации и разрушению при малоцикло-вом нагружении в сочетании с нагревом позволяют расширить экспериментальные данные для обоснования уравнений состояния и определения их параметров, а также параметров закономерностей накопления повреждения и прорастания трещин.

Таким образом, изменение состава коррозионной среды в результате процессов электрохимического растворения титана и накопления продуктов коррозии может в определенных условиях активизировать анодный процесс. Если в результате пластической деформации в коррозионной среде создается активная поверхность металла с достаточно большой плотностью анодного тока, а геометрические размеры щели таковы, что отсутствует обмен внутрищелевого раствора с основной средой, могут сложиться условия, когда процесс коррозионного растрескивания будет спонтанно развиваться. Поэтому возможность конвекционного обмена внутрищелевого раствора с окружающей средой в значительной степени зависит от степени раскрытия трещины, которая определяется величиной ядра упруго-пластической деформации в вершине трещины и пропорциональна отношению (/С1с/<7т) 2. Так как раскрытие трещины является макро-характеристикой, косвенно отражающей локальные пластические деформации в ее вершине, у материала с большой предельной пластичностью наблюдается и большее раскрытие краев дефекта до образования трещины в вершине.

В Харуэлле [167 ] изучали процессы разложения аммиака в реакторе. При радиолизе образуются водород и азот. По мере накопления продуктов радиолиза начинается и обратный процесс — рекомбинация Н2 и N2 с образованием NH3. Равновесная точка соответствует 24,6%-ному разложению аммиака. В табл. 1.38 приведены результаты по радиолитическому разложению аммиака при облучении его в канале реактора ВЕРО (тем-

жение из-за отсутствия питательных веществ или накопления продуктов жизнедеятельности.

Зарубежные специалисты считают [45], что более 50 % коррозионных повреждений техники, эксплуатирующейся в природных условиях, связаны в той или иной степени с воздействием микроорганизмов. Стимулирование электрохимической коррозии происходит в результате появления концентрационных элементов на поверхности конструкций в результате накопления продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, повышающих агрессивность среды. При этом происходят разрушение защитных пассивных пленок на металле и деполяризация катодного и (или) анодного процессов. Изменение ЭДС коррозионных элементов приводит к локализации процесса коррозии. Стимулированию локальной коррозии также способствует неравномерность распределения колоний микроорганизмов, образование сероводорода, сульфидов, ионов гидроксония, гидрат-ионов и т. п. в условиях, казалось бы, исключающих появление этих соединений. Постоянная изменчивость микроорганизмов, миграция катодных и анодных фаз, сочетания аэробных и анаэробных процессов приводят к появлению значительных коррозионных эффектов и создают предпосылки к возникновению отказов. Участие в процессе коррозии микроорганизмов снимает известные ограничения условий его протекааия по

подавление развития микроорганизмов сдвигом реакции накопления продуктов обмена в противоположную сторону.

Эти условия выполняются, так как почти все молекулы поделены между исходным и конечным состояниями данной реакции, если высота преодолеваемого барьера значительно больше разности химических потенциалов, соответствующих этим состояниям: промежуточные продукты на вершине барьера неустойчивы и распадаются на исходный и конечный продукты, т. е. накопления продуктов на пути реакции не происходит и потому поток везде постоянен.

Эти условия выполняются (так как почти все молекулы поделены между исходным *и конечным состояниями данной реакции), если высота преодолеваемого барьера значительно больше разности химических потенциалов, соответствующих этим состояниям: промежуточные продукты на вершине барьера неустойчивы и распадаются на исходный и конечный продукты, т. е. накопления продуктов на пути реакции не происходит и потому поток везде постоянен.

При контактной коррозии важную роль играют вторичные явления, выражающиеся в изменении потенциалов контактных пар. Так, при контакте железа с нержавеющими сталями происходит разрушение железа как анода, но вместе с тем по мере накопления продуктов коррозии на нержавеющей стали доступ кислорода затрудняется и' последняя подвергается разрушению; при этом определенное значение имеет и щелевой эффект [7]. На интенсивность контактной коррозии влияет соотношение площадей катода и анода, которое определяет поляризуемость каждого электрода [80—811.

Увеличение коэффициента трения при больших скоростях смены масла указывает на то обстоятельство, что исходный глицерин не обладает свойствами, необходимыми для поддержания режима ИП, т. е. только по мере накопления продуктов его химических превращений реализуются предпосылки стабильного установившегося режима трения.

Опыт эксплуатации оборудования первого и второго контуров АЭС с реактором типа ВВЭР и одноконтурной АЭС с реактором типа РБМК показал, что обеспечивается приемлемая радиационная и эксплуатационная обстановка, если скорость коррозии конструкционных материалов, взаимодействующих с теплоносителем, не превышает 0,02—0,05 мм/год. Однако даже при сравнительно малых скоростях коррозии (10~3—10~4- мм/год), которые совершенно не опасны по прочностным характеристикам материалов, существенным является вопрос накопления продуктов коррозии в теплоносителе, их растворимости, радиоактивности, условии переноса и отложения на тешюпередающих поверхностях оборудования и оболочках тепловыделяющих элементов ядерного реактора.

Уравнение (2.81) дает скорость накопления продуктов необратимого разложения теплоносителя вследствие протекания реакции (2.38).