Напряжений прикосновения

В стали Х18Н10, как было сказано выше (см.'с. 485), деформация вызывает мартенситное (у—>-а,") превращение, которое наступает в результате пластической деформации, т. е. в области напряжений, превосходящих о"0,2 Поэтому о"о,2 в этой стали изменяется, как и в стали со стабильным аусте-ннтом, а разрушение (сь) происходит не в аустекитном, а аустенпто-мар-тонситном состоянии. Поэтому, чем больше образовалось мартенсита, тем иыше Он.

При продолжительном воздействии напряжений, превосходящих предел упругости, и при температурах, превышающих температуру рекристаллизации, пластическая деформация металла происходит непрерывно, пока воздействуют внешние нагрузки и температура.

К числу упрочняющих факторов относятся процессы «тренировки» материала действием кратковременных Напряжений, превосходящих предел текучести; деформационное упрочнение, вызываемое структурными изменениями в напряженных микрообъемах материала; самопроизвольно протекающие процессы старения, сопровождающиеся кристаллической перестройкой материала и рассеиванием внутренних напряжений. Положительно влияет приспособляемость конструкции — общие или местные пластические деформации, возникающие под действием перегрузок и вызывающие перераспределение нагрузок. Определенный упрочняющий эффект дает износ первых стадий (сглаживание микронеровностей),'способствующий увеличению фактической площади контактирующих поверхностей, снижению пиков давлений и выравниванию нагрузки на поверхности.

Трещины возникают в результате больших напряжений, превосходящих предел прочности металла. Для уменьшения терми-

К числу упрочняющих факторов относятся процессы «тренировки» материала действием кратковременных напряжений, превосходящих предел текучести; деформационное упрочнение, вызываемое структурными изменениями в напряженных микрообъемах материала; самопроизвольно протекающие процессы старения, сопровождающиеся кристаллической перестройкой материала и рассеиванием внутренних напряжений. Положительно влияет приспособляемость конструкции — общие или местные Пластические деформации, возникающие под действием перегрузок и вызывающие перераспределение нагрузок. Определенный упрочняющий эффект дает износ первых стадий (сглаживание Микронеровностей), способствующий увеличению фактической площади контактирующих поверхностей, снижению пиков давлений и выравниванию нагрузки на поверхности.

В сварных соединениях изделий из углеродистых сталей при нормальной температуре и из закаливающихся сталей при 100—300 °С возникают «холодные трещины». Эти трещины образуются в зоне сварки под действием внутренних напряжений, превосходящих деформационную способность металла на данном участке. Холодные трещины образуются иногда непосредственно после остывания шва, а иногда

Величина прилагаемой к модели нагрузки должна обеспечить получение оптического эффекта, достаточного для измерений существующими приборами, а также не давать напряжений, превосходящих предел пропорциональности материала модели.

Таким образом, конструкция, работающая в условиях стесненной деформации при наличии коррозионно-усталостной асимметричной нагрузки, будет более надежна, если в металле происходит перераспределение локальных напряжений, превосходящих предел текучести.

Сразу после остывания сварного шва, а иногда спустя длительный промежуток времени эти трещины образуются в зоне сварки под действием внутренних напряжений, превосходящих деформационную способность металла на данном участке.

6) Доказано, что, используя сравнительно простые теоретические модели и достаточно точные методы измерения относительных изменений скорости ультразвука, можно в лабораторных условиях, на образцах простой конфигурации осуществить надежное определение одноосных упругих напряжений, напряжений, превосходящих предел текучести, а также остаточных напряжений, обусловленных одноосной пластической деформацией.

В стали Х18Н10, как было сказано выше (см. с. 485), деформация вызывает мартенситное (-у-н*.") превращение, которое наступает в результате пластической деформации, т. е. в области напряжений, превосходящих 0о,а-Поэтому a
Под действием нормальных напряжений происходит упругая деформация кристаллической решетки, а после достижения предельной степени ее искажения происходит последовательный разрыв межатомных связей с отрывом одной атомной плоскости от другой, т. е. разрушение металла. Разрушение начинается от какого-либо дефекта, вблизи которого развивается концентрация напряжений, превосходящих теоретическую прочность металла. Концентрация напряжений К пропорциональна остроте дефекта и его длине: К - l^ljr , где / — длина дефекта; г — радиус закругления в его вершине. Концентрации напряжений способствует образование как внутренних, так и наружных дефектов — надрезов различной остроты и длины (рис. 1.18).

Для предотвращения недопустимо высоких напряжений прикосновения [1, 2] металлические оболочки силовых кабелей на трансформаторных и коммутационных подстанциях и в распределительных сетях соединяют с низкоомными заземлениями. Это значительно повышает опасность коррозии и затрудняет защиту от нее по следующим причинам:

Для катодной защиты этих объектов от коррозии необходимо! выполнение тех же предпосылок, что и для защиты трубопроводов (см. раздел 11.1). Электрическое отсоединение стальных труб высоковольтных кабелей от всех других металлических сооружений, находящихся в контакте с землей, обеспечивается тем, что кабельные концевые муфты выполняются изолированными по отношению к заземлению станции. Чтобы исключить возможность недопустимо высоких напряжений прикосновения при неполадках в электрической сети, кабельные концевые муфты должны быть соединены с заземлением станции через специальные разъединительные устройства. Свойства таких устройств более подробно описаны в работе [5].

Разъединительные (разделительные) устройства, во-первых, предотвращают возникновение недопустимо высоких напряжений прикосновения при неполадках в сети, а во-вторых, обеспечивают эффективность действия катодной защиты. Величина допустимого напряжения прикосновения зависит от времени, за которое удается отключить сеть при возникновении неполадок [2]. В сетях с компенсацией замыкания на землю это напряжение обычно составляет 65 В. Детали разъединительных устройств не должны разрушаться ни током короткого замыкания на зем-

Омическое сопротивление (резистор 7) представляет собой простое и надежное разъединительное устройство (см. рис. 15.1,6). При низкоом-ных резисторах (с сопротивлением около 0,01 Ом) даже при больших токах короткого замыкания на землю не возникает недопустимых напряжений прикосновения. Такие устройства применяют предпочтительно! в системах электропередач с непосредственным заземлением. При времени отключения до1 0,5 с для токов короткого замыкания на землю примерно до 15 кА нет оснований ожидать появления недопустимых напряжений прикосновения [2]. Величина этого напряжения, равная произведению 0,01 ОмХ15 кА=150 В, не превышает допустимого значения. Резисторы должны быть рассчитаны на соответствующую тепловую и динамическую нагрузку.

Продолжительность нескольких одновременных замыканий на землю должна быть надежно ограничена до минимума. Если заземление какого-либо проводника или какой-либо части установки, относящихся к цепи рабочего тока, необходимо по эксплуатационным соображениям или для предотвращения слишком высоких напряжений прикосновения, то установку следует заземлять только в одном месте. Поэтому в сетях постоянного тока зануление как защитное мероприятие по VDE 0100, § 10 N [7] не может быть применено.

шей электрической изоляции. Однако хорошая электрическая изоляция обеспечивается только в том случае, если ходовые рельсы не имеют и не приобретают впоследствии никаких металлически проводящих соединений с другими установками, имеющими низкоомное заземление. Соединения мачтовых опор для контактного провода с ходовыми рельсами следует в принципе избегать. Исключением являются мачтовые опоры для контактного провода, имеющие электрические коммутационные устройства; такие мачты во избежание появления слишком высоких напряжений прикосновения в случае неисправности должны быть соединены с ходовыми рельсами. Такие мачтовые опоры для контактного провода могут благодаря электрической изоляции их фундаментов иметь достаточно высокое сопротивление заземления. Особые трудности встречаются на мостах и под путепроводами. Здесь ходовые рельсы часто1 имеют металлически проводящие соединения со стальными или железобетонными конструкциями. В новых сооружениях в зависимости от сопротивления заземлению строительных конструкций и типа рельсового основания требуют предусматривать изоляцию ходовых рельсов. Независимо от этого трубопроводы и металлические оболочки кабелей всегда следует электрически изолировать от таких строительных конструкций, чтобы не допустить прямого натекания блуждающих токов с ходовых рельсов на эти трубопроводы и кабели.

Вследствие непрерывного увеличения интенсивности транспортных потоков в крупных городах осуществляют перевод общественного транспорта «на второй горизонт». В городах расширяют существующие и строят новые линии метрополитена, а также сооружают туннели для обычного трамвая. Объединение предприятий общественного транспорта VOV и Рабочая группа DVGW/VDE по вопросам коррозии (AfK) в тесном сотрудничестве выработали рекомендации по уменьшению опасности коррозии блуждающими токами от электрифицированных железных дорог, которые были опубликованы [12] и включены в нормаль VDE 0115 [8]. При этом мероприятия по борьбе с коррозией не должны были нарушать эффективность мероприятий по предотвращению недопустимо высоких напряжений прикосновения. В § 49 нормали VDE 0115 а/6.75 [8] для всех туннельных сооружений со стенками из железобетона, из стали или чугунного литья или комбинированными из стали и железобетона, например в случае стальных шпунтовых стенок и стальных тюбингов, регламентированы следующие требования:

В сетях с низкоомным заземлением нейтральной точки (звезды) ввиду малости времени отклонения даже при потенциале мачты порядка несколько сот вольт обычно нет оснований ожидать опасных напряжений прикосновения к трубопроводу, если расстояние между трубопроводом и основанием мачты превышает 10 м. Однако при особо высоком потенциале мачт может потребоваться регламентация большего расстояния или же нужно будет проводить защитные мероприятия

Если происходит длительное или только кратковременное (при замыкании на землю) соединение с заземлителями, то потенциал заземлителей передается как напряжение прикосновения на трубопровод и распространяется далее. С увеличением расстояния напряжение прикосновения убывает более или менее быстро в зависимости от характеристик трубопровода. Закон изменения идентичен наблюдаемому для напряжения прикосновения UB за пределами зоны сближения при индуктивном воздействии (см. ниже рие. 23.11); при этом для ?/втах следует принимать потенциал заземлителя. Обычно трубопровод имеет катодную защиту; в таком случае он электрически изолирован от заземлителей при помощи изолирующего фланца на границе заводской территории или поблизости от ввода в здание. В первом случае трубопровод может быть соединен на заводской территории с заземлительной системой. Распространение напряжения наружу ввиду наличия изолирующего фланца невозможно. Во втором случае могут потребоваться дополнительные мероприятия для предотвращения случайных соединений с •системой заземлителей или с заземленными частями установки и для недопущения слишком высоких напряжений прикосновения на заводской территории.

Измерения напряжений прикосновения на уложенных трубопроводах с образовавшимися впоследствии небольшими токами короткого замыкания на землю (порядка нескольких сот ампер) дают при линейном пересчете на возможные большие токи короткого замыкания, как и при описанном выше расчете, существенно завышенные значения, поскольку зависимость сопротивления изоляционного покрытия или заземления трубопровода от величины напряжения тоже остается неучтенной.

15. ГОСТ 12.1.038-82. ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов.