Разрушения наблюдаются

например, наблюдалось в пойменных частях рек, при пересечении других водных преград. Разрушения наблюдались также на участках поворотов, спусков, подъемов и при пересечении оврагов магистральными газопроводами вследствие повышенного уровня остаточных механических напряжений в стенках труб строительно-монтажного происхождения.

среде вследствие особенностей их легирования являются испытания 0-сплава типа ВТ15, проведенные авторами совместно с М.Б. Бодуно-вой и В.Ф.Лукьяновым. Был испытан /3-сплав системы Ti-AI-Mo-V-Сг, имевший при а02>834 МПа относительное удлинение 5>20 %, ф>60 % и KCU>2350 кДж/м2. Структура сплава состояла из однородных полигональных зерен /3-фазы. При проведении малоцикловых испытаний в 3 %-ном растворе NaCI сплав разрушился через 10-50 циклов при амплитуде напряжений 0,2-0,5сгт. Разрушение имело хрупкий транскристаллитный излом, характерный для коррозионного растрескивания. При этом хрупкие разрушения наблюдались даже при испытании образцов без концентраторов напряжений. Причиной появления хрупких разрушений являлись предвыделения TiCr2, значительное количество которых (в сплаве было 11 % Сг) приводило к настолько сильному возрастанию анодного тока, что процессы репассивации не успевали протекать даже при резком снижении уровня номинальных напряжений. Удаление хрома из сплава и замена его эквивалентным количеством ванадия (0-сплав Ti-AI-IVfo-25 % V) сделали металл полностью нечувствительным к коррозионной среде при амплитудах напряжений до 1,3ат.

Сопоставление поведения различных сплавов при одинаковом изменении частоты нагружения и выдержки под нагрузкой было выполнено на сплаве 800-Н, никелевых сплавах HasteloyX и Inconel 617, а также на нержавеющей стали 310-SS при 650 °С и обычной комнатной температуре окружающей среды [50]. Для сплава Inconel 617 внутризеренные разрушения наблюдались в диапазоне частот 5-0,016 Гц, но менялось на межзе-ренное при переходе к выдержке под нагрузкой. Сплавы 800Н и 319SS проявляли чувствительность к частоте нагружения и меняли механизм разрушения на межзеренный при частотах менее 0,1 Гц. Выдержка под нагрузкой приводила к смешанному внутри- и межзеренному разрушению. При этом процесс формирования усталостных бороздок сохранялся.

ки поверхности отверстий под болты. В очагах разрушения наблюдались продукты фреттинга (рис. 115). В зоне, покрытой продуктами фреттинга, скорость равития -трещины, оцененная по ширине усталостных полосок, возрастает до 3—4 мкм за цикл (в конце зоны). Затем скорость развития трещин (ширины полосок) уменьшается и вновь постепенно увеличивается. Резкому увеличению скорости развития трещины уже на длине трещины 4—5 мм кроме влияния фреттинг-коррозии могла способствовать имеющаяся загрязненность материала примесями железа и кремния.

При наличии смешанного излома усталостные признаки наиболее устойчиво сохраняются в очаге разрушения, признаки нетипичного для усталости разрушения сначала появляются в зоне развитого разрушения. Следует иметь в виду, особенно при анализе эксплуатационных изломов, что в ряде материалов признаки преимущественно усталостного характера могут наблюдаться и в том случае, когда значение переменной составляющей (относительно предела выносливости) невелико, а значение статической составляющей (относительно предела длительной прочности) существенно. Например, в литейном никелевом сплаве ЖС6У при асимметричном переменном изгибе при 950°С изломы имели типично усталостное строение при следующих относительных значениях переменной и статической составляющих: cra = 0,45 aw, ат = 0,8—0,9 адл (сга — переменная составляющая, crm —• статическая составляющая, GW и адл — соответ-венно пределы выносливости и длительной прочности на 100-часовой базе). Лишь при сга<0,45аж при той же статической составляющей нагрузке в зоне развитого усталостного разрушения наблюдались небольшие по размерам участки со строением, характерным для высокотемпературного статического нагружения (рис. 116).

Внешняя поверхность трубопровода может подвергаться коррозии даже при наличии противокоррозионной изоляции и катодной защиты: например, когда катодная защита, остановив рост мелких поражений (при анализе мест разрушения наблюдались группы мелких трещин), способна ускорить рост более глубокой трещины, где защита не достигается вследствие усиления концентрации напряжений, т. е. запоздалое включение катодной защиты может оказаться даже вредным. Во многих случаях под слоем противокоррозионной изоляции при повышенной температуре могут возникнуть условия для карбонатного коррозионного растрескивания металла при катодной защите, как это наблюдалось на газопроводах США и Англии [167].

Механические примеси абразивны. Они находились и на первом и на втором колесах, однако эрозионные разрушения наблюдались только на первом колесе.

Следует иметь в виду, что в зависимости от технологического режима коксования и состава шихты, которая меняется в зависимости от месторождения используемых углей (табл. 4), меняются процентные соотношения некоторых компонентов коксового газа, в основном H3S, HCN, NH3, а следовательно, и свойства газа в отношении его коррозионного воздействия на металл. H2S, HCN способны вызывать опасный вид коррозионного разрушения — коррозионное растрескивание. Оно вызывается одновременным воздействием коррозионной среды и растягивающих напряжений, причем среда может быть и не агрессивна в обычном понимании слова «коррозия». Такие разрушения наблюдались в эксплуатационных условиях коксохимического производства на лопатках нагнетателя 0-1200-21, изготовленных из стали марки ЗОХГСА (рис. 8). Трещины и обрывы наблюдались в зоне полок лопаток, примыкающих к основному диску. Ниже приведены исследования, проведенные в лабораторных и производственных условиях, которые подтвердили, что наблюдаемые разрушения могут быть отнесены к коррозионному растрескиванию. Для надежной работы нагнетателей потребовалась замена лопаточного материала.

Нидербергер и др. [102] исследовали коррозию под напряжением сплава 5456 при 9 различных режимах термообработки, а также после сенсибилизации, имитирующей сварку. Разрушения наблюдались в состояниях термообработки HI2, HI6, Н32 и Н36. При термообработках О, Н22, Н24 и Н321 разрушение не происходило ни в сенсибилизированных, ни в не подвергавшихся такому прогреву образцах. Согласно другим данным [90] при глубоководных испытаниях продолжительностью около 400 дней сплав 5456-Н32 и ряд других магнийсодержа-щих сплавов не проявляли склонности к коррозионному растрескиванию.

Применение таких труб открывает новые возможности по предотвращению протяженных вязких разрывов. Известно, что в магистральных газопроводах с монолитной стенкой труб при определенных соотношениях между динамической вязкостью материала и интенсивностью потока энергии, поступающей к вершине движущейся трещины, могут иметь место протяженные вязкие разрывы. В трубах из вязких сталей, полученных методом контролируемого проката и содержащих дефицитные добавки (молибден, ниобий и титан), такие разрушения наблюдались как в зарубежной практике, так и в нашей стране.

В процессе эксплуатации котельных агрегатов отмечались случаи разрушения гибов труб из перлитных сталей 12Х1МФ, 12МХ и 15ХМ [Л. 156]. В частности, на ряде электростанций были зарегистрированы случаи разрушения гибов пароперегравательных труб из стали 12Х1МФ. Разрушение происходило по наружному радиусу гиба без заметной деформации после 12—35 тыс. ч. Расчетная температура стенки металла 550°С. В районе разрушения наблюдались межкристаллитные трещины.

Обычно вблизи очага разрушения наблюдаются участки поверхности металла, подверженные язвенной коррозии, а в ряде случаев имеет место незначительная общая коррозия металла. Как правило, язвенная коррозия также незначительна. Глубина язв зависит от активности грунтового электролита и обычно не превышает 1-2 мм, однако в ряде случаев, например на участках с высокой минерализацией грунта, коррозионные язвы достигали глубины 3-5 мм, что приблизительно соответствовало глубине обнаруженных трещин. Интенсивной язвенной коррозии также подвержены участки магистральных газопроводов непосредственно на выходе из компрессорных. Язвы свидетельствуют о протекании коррозионных процессов в очагах КР, несмотря на наличие систе-мы катодной защиты внешней поверхности труб. Как правило, коррозионные язвы не являются инициаторами зарождения трещин, хотя могут находиться в одном очаге разрушения. Очаги язвенной коррозии и растрескивания часто располагаются в одном коридоре вдоль нижней образующей трубы под отслоившейся изоляцией (рис. 5). В связи с тем, что в очагах разрушения часто присутствуют язвы, можно предположить о наличии общего электрохимического процесса, приводящего к независимому образованию или коррозионных язв, или трещин [23]. Следует, однако, отметить, что даже при одинаковой глубине с коррозионными трещинами язвы менее опасны. Это связано с меньшей их протяженно-

Лабораторные исследования [84] показали, что для возникновения фреттинг-коррозии при трении стали о сталь требуется кислород, а не влага. Разрушение во влажном воздухе меньше, чем в сухом; еще меньшие разрушения наблюдаются в атмосфере азота. С понижением температуры коррозия усиливалась. Таким образом, становится очевидным, что механизм фреттинг-коррозии не электрохимический. Разрушение увеличивается с возрастанием нагрузки вследствие интенсивного питтингообразования на контактирующих поверхностях, так как продукты коррозии, например a-Fe2O3, занимают больший объем (в случае железа — в 2,2 раза), чем металл, из которого образуется данный оксид. Так как при колебательном скольжении оксиды не могут удаляться с поверхности, их-накопление ведет к локальному увеличению напряжения, а это ускоряет разрушение металла в тех местах, где скапливаются оксиды. С увеличением скольжения фреттинг-коррозия также возрастает, особенно при отсутствии смазки на . трущихся поверхностях. Увеличение частоты при одном и том же числе циклов снижает разрушение, но в атмосфере азота этого эффекта не наблюдается. На рис. 7.19 представлены графики зависимости фреттинг-коррозии от разных факторов. Заметим, что скорость коррозии в начальный период испытаний больше, чем при установившемся режиме.

Обычно вблизи очага разрушения наблюдаются участки поверхности металла, подверженные язвенной коррозии, а в ряде случаев имеют место подтравы металла. Как правило, язвенная коррозия незначительна. Глубина язв обычно не превышает 1...2 мм, однако в ряде случаев, например, на участках с высокой минерализацией грунта (Макатский участок магистрального газопровода "Средняя Авия - Центр1), коррозионные язвы достигают глубины 3... Б мм, что пр$"5диеительно соответствсва' о глубине обнаруженных трещин на •этих де участках. Интенсивной язвенной коррозии также подвержены участки МТ непосредственно на выходе ИР компрессорных. Нагачке яев свидетельствует о протекании коррозионных процессов в очагах КР, несмотря на наличие системы катодной защиты внешней поверхности трус. Часть очагов язвенной коррозии мояет не содержать коррозионных трещин. Очаги везенной коррозии и растрескивания часто располагаются в одном коридоре вдоль нижней образующей трубы пет отслоившейся изоляцией. В некоторых случаях зарожденге трещин можно связать с имеющимися коррозионными язвами на поверхности металла. В связи с тем, что в очагах разрушения чагчс- присутствуют язвы, можно предположить наличие общего электрохимического процесса, приводящего к образованию коррозионных явв к трещин.

Они являются основными причинами потери работоспособности подшипников качения. Усталостное выкрашивание поверхностей тел качения и беговых дорожек колец вызывает появление раковин (питтинг) или отслаивание (шелушение). Являясь основными для подшипников качения, эти разрушения наблюдаются после длительной работы и сопровождаются стуком и вибрациями.

Повышение частоты УЗ-колебаний приводит к тому, что отмеченные стадии процесса разрушения наблюдаются при меньшем числе циклов нагружения. Тот же эффект дают другие изменения условий эксперимента, направленные на концентрацию УЗ-энер-гии в зоне максимальных деформаций, например фокусировка ультразвука, выполнение надреза, который огибает поверхностная волна. На рис. 9.24, б показаны кривые изменения амплитуды прошедшего сигнала поверхностной волны в зависимости от числа циклов нагружения образца с надрезом глубиной 1,025 мм. Вершина надреза имеет полукруглую форму радиусом 0,1 мм. В этом случае осцилляции возникают уже на стадии начального ослабления сигнала.

Характер разрушения в значительной степени определяется уровнем напряжений. Так, в алюминиевых сплавах при относительно низком уровне напряжений излом в зоне ЗР практически полностью межзеренный, при повышенных напряжениях —смешанный. В стали Х15Н5Д2Т при низких напряжениях (0,9 ГН/м2) в зоне замедленного разрушения наблюдаются фасетки квазиотрыва, при повышении напряжений («1,0—

Диаграмма напряжений при растяжении хрупких материалов имеет вид, изображенный на рис. 2.23. Так как при этом к моменту разрушения наблюдаются малые деформации и, в частности, вовсе не возникает шейки, диаграмма истинных напряжений очень незначительно отклоняется от условной.

Несмотря на то, что коррозионные разрушения металлов и сплавов известны с незапамятных времен, наука о коррозии сложилась в сравнительно недавнее время. Предмет этой науки — • изучение закономерностей взаимодействия металлов и сплавов с атмосферой, водными растворами электролитов, включая пресные и соленые природные воды и разнообразные растворы, используемые в технических целях, различными неэлектролитами. Коррозионные разрушения наблюдаются также под воздействием горячих газов при повышенных температурах, в условиях эксплуатации металлоконструкций в почве.

контактирующих участков поверхности; б) отслаивание, выкрашивание и микроразрушение, т. е. виды, аналогичные тем, которые характерны и для механического взаимодействия. При молекулярном взаимодействии эти виды разрушения наблюдаются в случаях, когда силы притяжения между молекулами-невелики и нарушаются при скольжении поверхностей.

пературе же 330° С и отсутствии упаривания сталь 18-8 разрушается от щелочной хрупкости уже при концентрации гидроокиси натрия 1,4 Н [111,128]. В этих условиях ненапряженные сварные образцы разрушаются вследствие наличия внутренних остаточных напряжений по шву и в пришовной зоне. В отличие от коррозионного растрескивания в растворах хлоридов щелочная хрупкость, по мнению ряда авторов [111,129; 111,130; 111,131], может иметь место в деаэрированных растворах. П. П. Сноудон [111,132] показал, что время до разрушения образцов уменьшается с ростом концентрации гидроокиси калия или натрия, величины напряжения и температуры. Разрушения наблюдаются также и в перегретом паре, причем время до разрушения образцов уменьшается с падением давления. Из изложенного выше следует, что появление щелочной хрупкости может быть вызвано уменьшением области пассивации, увеличением концентрации щелочи и возможностью попадания потенциала отдельных участков напряженного металла в активную область (либо-вследствие неоднородности поверхности металла, либо вследствие флуктуации самого- потенциал а).

Кислородная коррозия наблюдается при коррозии оборудования, расположенного до термических деаэраторов. При наличии даже ничтожных следов кислорода в питательной воде подобные разрушения наблюдаются в водяных экономайзерах, конденсатопроводах, барабанах котлов, трубах тепловых сетей, обратных конденсатопроводах и т. д. Возможна язвенная коррозия латунных трубок конденсаторов при наличии пор в металле и повреждений защитной пленки. Защитные мероприятия сводятся к обескислороживанию воды и корректировке состава и рН среды