Разрушение происходящее

Во многих случаях разрушения происходят поперек сварного шва. В качестве примера разрушения труб на рис. 2.4 приведена фотография макрошлифа сварного соединения стали 15Х5М, выполненного аустенитными электродами марки O3JT-8, разрушившегося после 3600 часов работы на установке гидроочистки. Разрушение проходило по сварному шву отвода диаметром 152x6 мм, работавшего при температуре 45 - 50°С и давлении 5-6 МПа в среде газосырьевой смеси дизельного топлива с водородом. Как видно на снимке сечения, вырезанного из неразрушившейся части сварного соединения, ширина околошовных зон подкалки имеет значительные размеры. Твердость зон термического влияния (ЗТВ), снижающая сопротивляемость металла этих зон образованию трещин, относительно высокая и составляет от 350 до 441. MB (заключение № ЗМ-69, ПО "Салаватнефтеоргсинтез") При этом наиболее вероятным местом хрупких разрушений с повышением температуры и длительности эксплуатации становятся околошовные зоны вблизи линии сплавления с мартен-ситной структурой. На рис. 2.5 показан характер развития трещин в зоне термовлияния со стороны приварки отвода к трубе диаметром 219x8 мм линии пирогаза. Твердость металла этих зон была повышенной и составляла 45 - 47 HRC. труба отвод

Обнадеживающие результаты испытаний на высокотемпературную усталость эвтектики Ni3Nb—Ni3Al получены Томпсоном и др. [59]. Усталостные свойства эвтектического сплава с направленной микроструктурой при 1144 К оказались выше свойств промышленного сплава В-1900 при испытании образцов с надрезом и без него. Следует отметить, что эвтектика окисляется сильнее, чем сплав В-1900, и тем не менее свойства ее были лучше. Разрушение проходило, в основном, через пластины, подобно усталостному разрушению сплава Ni—Ni3Nb при комнатной температуре, хотя иногда в процессе испытания наблюдалось расслаивание по границам пластин.

ре дна чашечки разрушение проходило по механизму ямочного разрыва, но с малой степенью пластической деформации (рис. 1).

скорости нагружения, например, при динамическом нагружении: стали, склонной к ЗР, наблюдался полностью волокнистый излом, при статическом нагружении со скоростью 80 Н/с — смешанный, а при дальнейшем уменьшении скорости нагружения — хрупкий излом. В таком же порядке менялась макрокартина излома: при динамическом кручении разрушение проходило по поверхности макросреза (перпендикулярно продольной оси образца), при медленном нагружении — по поверхности макроотрыва (по винтовой линии) [114].

Разрушение емкости из титанового сплава ОТ4-1, работающей под давлением при температуре около 235°С, произошло вследствие проникновения по границам зерен кадмия, попавшего из легкоплавкого кадмиевого припоя. Вокруг имевшихся на поверхности емкости капель наблюдалось множественное растрескивание материала; разрушение проходило по границам

Внутризеренный характер распространения трещины не является свидетельством повышенной прочности при длительном на-гружении. Так, попытки применить термомеханическую обработку (ТМО) для деталей, работающих при высоких температурах,, не привели к успеху. После ТМО характер разрушения менялся следующим образом: в сплавах ХН77ТЮР и ХН70ВМТЮ при длительном нагружении и 700—850°С после обычной обработки разрушение проходило в основном по границам зерен, после ТМО имело смешанный характер с преимуществом внутризерен-ного, при этом длительная прочность снижалась примерно на 30%. При кратковременном нагружении при 20°С после ТМО повышались прочность и пластичность образцов и изменялся характер разрушения от смешанного к целиком внутризеренному.

На присутствие усталостных микрополосок могут оказыват& влияние условия испытания. Так, в отжженном армко-железе, испытанном при симметричном циклическом кручении, разрушение проходило путем расслоения по плоскостям скольжения [24]. Усталостных микрополосок на поверхности излома при низком и высоком уровне напряжений может не быть. Так, иногда при низком уровне нагрузок наблюдался рельеф в виде фасеток отрыва, характерных для хрупкого разрушения [37, 120, 138]. В ряде случаев при низком уровне нагружения усталостные микрополоски выявляются с большим трудом. На оптическом микроскопе при этом могут наблюдаться плато с небольшой рябизной (см. рис. 75,6), а на электронном-плато с очень тонкими неглубокими полосками. Таким образом, в случае отсутствия микрополосок признаком усталостного разрушения может явиться наличие плато, создающих волокнистость рельефа (см. рис. 73,а), что особенно характерно для алюминиевых сплавов, или сглаженного слегка волокнистого рельефа для высокопрочных сталей (рис. 86).

При испытании труб внутренним давлением разрушение проходило по площадкам симметрии материала. Для труб «Т» трещины проходили в основном по оси трубы, т. е. перпендикулярно наибольшему главному напряжению. Для труб «П» разрушение происходило в тангенциальном направлении, т. е. по площадке наименьшей прочности материала. В тех случаях, когда направления действия главных напряжений не совпадали с осями симметрии материала, трещины проходили по направлениям, промежуточным между направлением, перпендикулярным наибольшему главному напряжению и площадкой наименьшей прочности материала.

В качестве примера разрушения изделия от имеющихся дефектов на фиг. 49 приведена фотография макрошлифа сварного соединения панельной балки котла, разрушившейся после 34 000 час. работы при 400°. Разрушение проходило по шву и начиналось от шлаковых включений, имевшихся в нем. Как показано на снимке сечения, вырезанного из неразрушившейся части сварного соединения, от шлаковых включений идут многочисленные трещины, развитие которых и вызвало аварию.

Испытания проводили также на корытообразных образцах из СтЗ (рис.6.10.5,*), нагруженных внутренним давлением методом выпучивания. Разрушение проходило от заранее выполненного поверхностного надреза при пониженных температурах. Металл толщиной 12 мм показал меньшее значение Gcd, чем при толщине 8 мм.

Одним из наиболее вероятных участков разрушений при высоких температурах является шов. В большинстве случаев разрушения по шву во время эксплуатации идут от дефектов, заложенных при изготовлении. Так, на рис. 47 показан макрошлиф сварного соединения панельной балки котла из стали марки Ст. 3, разрушившейся после 34 тыс. ч эксплуатации при 400° С. Разрушение проходило по шву и начиналось, как показано на снимке, от имевшихся в нем многочисленных шлаковых включений.

ции сильфона на этих же наиболее нагруженных участках за счет геометрической концентрации напряжений могут создаваться уп-ругопластические деформации, которые, суммируясь с остаточными, в присутствии коррозионной среды вызывают его коррозионно-механическое разрушение, происходящее путем распространения коррозионно-механических трещин в окружном направлении. Кроме того, основные физико-механические свойства материалов, применяемых для изготовления сильфонов УЧЭ (повышенные прочность и хрупкость при весьма малом запасе пластичности), делают их склонными к коррозионному растрескиванию, особенно з присутствии таких коррозионно-агрессивных агентов, как сероводород, углекислота и хлориды.

Линейная механика разрушения (точнее, механика развития магистральных трещин) описывает хрупкое разрушение, происходящее в результате роста трещины при отсутствии заметных пластических деформаций у вершины трещины. В этом случае справедливы асимптотические формулы для напряжений и деформаций (см. § 2). и задачу о распространении трещины можно сформулировать в терминах коэффициентов интенсивности напряжений. Таким образом, основной признак линейной механики разрушения — возможность изучения поведения тела с трещиной с помощью коэффициентов интенсивности напряжений, причем само понятие этого коэффициента имеет физический смысл.

Практика :жсилуатации современных машин и сооружений при экстремальных условиях их работы, происходящих зачастую при высоких уровнях напряжений и температуры, свидетельствует о налимий ярко выраженной временной зависимости процесса разрушении. Во многих случаях полному разрушению тела предшествует длительное устойчивое развитие трещины, причем величина ;>топ> периода может составлять значительную часть долговечности элемента конструкции. Такое; длительное разрушение, происходящее нередко при постоянных внешних нагрузках, особенно характерно для полимеров, композитных материалов и металлов при высоких температурах. Причиной медленного роста трещины в таких случаях обычно являются ползучесть материала и накопление рассеянных повреждений.

основном сдвиговой прочностью матрицы и поверхности раздела волокно — матрица. Во втором случае эффект армирования есть и при больших объемных долях арматуры может быть весьма значительным. Рост прочности при межслойном сдвиге композита с увеличением объемной доли арматуры продемонстрирован в [9]. Плоскости, по которым происходит контакт различно ориентированных слоев композита, также слабо сопротивляются сдвигу и действию напряжений поперечного отрыва, и разрушение, происходящее по этим плоскостям, принято называть «межслойным разрушением» (из-за того, что оно происходит от напряжений, развивающихся между слоями).

Анализируя аварийность криогенной техники, следует учитывать опасности, обусловленные вторичными эффектами. Например, разрушение, происходящее по любой из рассмотренных ранее причин (охруп-чивание материала, сокращение размеров, повышение давления и т.д.), приводит к значительной утечке криогенной жидкости. В свою очередь, это может вызвать пожар или взрыв, удушье, разрушение от охрупчи-вания материалов, осколочное разрушение. Удушье наступает при утечке азота. Таким образом, небольшое начальное повреждение может привести к большой вторичной аварии.

Следовательно, крайняя правая точка (точка ,4К) огибающей кривой Мора соответствует точке Тк предельной кривой токт = /г (стокт). Всем точкам, лежащим 'левее точки Тк, отвечает начало разрушения от среза (т. е. возникновение текучести); начиная сточки Тк, всем точкам, расположенным правее Тк, отвечает разрушение, происходящее от отрыва. Подсемейство окружностей Мора, соответствующих разрушению от отрыва, лежит внутри огибающей Мора, не касаясь ее. Для получения сопротивления отрыву, определяемого

Анализ экспериментально-теоретических данных [2, 3, 4, 5] позволяет с целью формального описания выделить три группы разрушений: 1) деформационное разрушение, происходящее при изменении деформации е0; 2) дислокационное разру-

Разрушение, происходящее в результате повторных упруго-пластических деформаций, называется малоцикловой усталостью. Именно она часто определяет долговечность резьбовых соединений в авиационной, атомной, химической технике и т. п.

Линейная механика разрушения (точнее, механика развития магистральных трещин) описывает хрупкое разрушение, происходящее в .результате роста трещины при отсутствии заметных пластических деформаций у вершины трещины. В этом случае справедливы асимптотические формулы для напряжений и деформаций (см. § 2). и задачу о распространении трещины можно сформулировать в терминах коэффициентов интенсивности па-пря,копий. Таким образом, основной признак линейной механики разрушения — возможность изучения поведения тела с т.рещи-'•<>й с помощью коэффициентов интенсивности напряжений, при-»\м само понятие этого коэффициента имеет физический смысл.

Практика эксплуатации современных машин н сооружений при экстремальных условиях их работы, происходящих зачастую при высоких уровнях напряжений и температуры, свидетельствует о наличии ярко выраженной временной зависимости процесса разрушения. Во многих случаях полному разрушению тела предшествует длительное устойчивое развитие трещины, причем величина этого периода может составлять значительную часть долговечности элемента конструкции. Такое длительное разрушение, происходящее нередко при постоянных внешних нагрузках, особенно характерно для полимеров, композитных материалов и металлов при высоких температурах. Причиной медленного роста трещины в таких случаях обычно являются ползучесть материала и накопление рассеянных повреждений.

Transgranular cracking — Внутризеренное растрескивание. Образование трещин или разрушение, происходящее вдоль или поперек кристалла или зерна.

Линейная механика разрушения (точнее, механика развития магистральных трещин) описывает хрупкое разрушение, происходящее в результате роста трещины при отсутствии заметных пластических деформаций у вершины трещины. В этом случае справедливы асимптотические формулы для напряжений и деформаций ((40) — (45) § 11), и задачу о распространении трещины можно сформулировать в терминах коэффициентов интенсивности напряжений. Таким образом, основной признак линейной механики разрушения — возможность изучения поведения тела с трещиной с помощью коэффициентов интенсивности напряжений, причем само понятие этого коэффициента имеет физический смысл.