Растягивающим напряжением

Природа этого разрушения может быть описана в рамках модели, основанной .на специфическом воздействии на металл труб' карбонат-бикарбонатной среды, образующейся при катодной поляризации магистрального ''азопровода. При этом, с одной сторо'-ны, в присутствии кислорода такая среда пассивирует поверхность стали, с другой, при определенных режимах катодной поляризации, вызывает возникновение анодного тока и протекание локальных коррозионных процессов, которые в сочетании с растягивающими напряжениями в стенке трубы от внутреннего давления и вызывают ее коррозионное растрескивание.

водородом (рН 4.5), на разрывной машине РМ-5. В результате проведенных исследований было установлено, что при напряжениях, не превышающих предела текучести сталей, воздействие последних на их термодинамическую устойчивость (по критериям изменения потенциала коррозии или величин токов в гальванопаре, состоящей из напряженного и ненапряженного металлов) незначительно. Резкое повышение механохимической активности сталей наблюдалось только по достижении механическими напряжениями предела текучести (см. рис. 25). в то время как в области упругих напряжений разблагороживания металла практически не наблюдалось. Это подтверждает корректность сделанных предпосылок при выводе полученной аналитической зависимости. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том. что учет механохи-мического эффекта необходимо проводить для конструкций, эксплуатирующихся при напряжениях, превышающих предел текучести. Для реальных условий это реализуется при суммировании остаточных растягивающих напряжений металлургического происхождения в трубах большого диаметра, имеющих один порядок величин с рабочими растягивающими напряжениями от внутрен-

Первая схема характеризуется тем, что все три главных напряжения не равны нулю, т.е. объемным напряженным сос-< тоянием тела (трехосная схема). Различают первую одноименную объемную схему, когда все напряжения одного знака. Одноименных объемных схем две: одна - с тремя растягивающими напряжениями одного знака, т.е. со всесторонним растяжением, другая - с тремя сжимающими напряжениями одного знака, т.е. со всесторонним сжатием. Вторая разноименная схема характеризуется тем, что одно из трех напряжений разного знака; одно положительного знака, два -отрицательного знака, и, наоборот, одно отрицательного знака, два других - положительного знака.

чем больше разность температур по сечению заготовки, и могут возрасти настолько, что в центральной зоне с растягивающими напряжениями при низкой пластичности металла образуются трещины. Разность температур по сечению увеличивается с повышением скорости нагрева, поэтому существует допустимая скорость нагрева. Наибольшее время требуется для нагрева крупных заготовок из высоколегированных сталей из-за их низкой теплопроводности. Например, время нагрева слитка массой ~40 т из легированной стали составляет более 24 ч.

Медные сплавы (латуни и бронзы) имеют невысокий запас пластичности, поэтому процесс ковки необходимо вести с минимальными растягивающими напряжениями.

Ограничиваясь рассмотрением циклов со средними растягивающими напряжениями (<3m^sQ), получаем, что при 0,555 -?sj r f^-\- 1,0 расчет следует вести по текучести, а при — 1,0 ^ г ^ 0,555 — по выносливости.

Установлено, что предел выносливости образцов, нагружаемых циклическими растягивающими напряжениями, существенно увеличивается'при предварительной деформации образца в результате происходящего при этом объемного наклепа материала (рис. 190). Особенно значителен эффект пластического деформирования при нагрузке трго же знака, что и рабочая. ,

Рис. 300. Общая деформация е образца из хромоникелевон стал* , после выдержки под растягивающими напряжениями 0. Температура испытания 20°С (Маттинг н Шпанхаке)

Заклепочное соединение целесообразно нагружать только на сдвиг, разгружая его от действия изгибающих моментов, вызывающих односторонний изгиб стержней заклепок. Возникающие при изгибе напряжения разрыва, складываясь с растягивающими напряжениями, возникающими при склепывании, перегружают стержень и головку заклепки.

Межкристаллитное сероводородное растрескивание 3" тройника инициировано технологическим концентратором напряжений, расположенным на внутренней стенке корпуса тройника. Малая толщина стенок и нерациональная технология изготовления обусловили сероводородное растрескивание тройника мета-нольной гребенки. Разрушение патрубков 0115x6 мм из стали ТТ5Т35 в зоне приварки к воротнику произошло вследствие слияния водородных треи-чн, развившихся по неметаллическим включениям вдоль стенки трубы, и их дальнейшего слияния с трещинами, возникшими в результате сероводородного растрескивания металла. Растрескивание патрубков вызвано воздействием неингибированной сероводородсодержащей среды, так как патрубки расположены в застойной зоне сепаратора, а также повышенными растягивающими напряжениями, в том числе от изгибающего момента.

При ионной имплантации в высокопрочные материалы (керамики, твердые и дисперсионно-твердеющие сплавы, ионно-плазменные покрытия) большое значение приобретают остаточные напряжения в поверхностных слоях. Имплантированный атом раздвигает соседние атомы, появившиеся радиационные дефекты также способствуют образованию сжимающих напряжений [80]. Остаточные сжимающие напряжения эффективно предохраняют поверхность от разрушения растягивающими напряжениями, возникающими при трении в задней области пятен фактического контакта и сопоставимыми по уровню с прочностными характеристиками материалов. Экспериментальные исследования показывают, что поля упругих напряжений, связанных с ионно-лучевой обработкой, простираются на расстояния, многократно превышающие глубину пробега внедряемых ионов, и являются одной из причин так называемого эффекта дальнодействия [78]. Это означает, что глубина слоя с повышенной износостойкостью во многих случаях значительно превышает толщину легированного слоя.

Параметр "текущее напряжение" <ттек, входящий в (5.7), по своей, сути является кольцевым растягивающим напряжением, вызывающим разрушение трубы. Первоначально, для грубой оценки этого параметра, Г.Т. Ханом и А.Р. Розенфильдом [175] было предложено брать среднее между пределом текучести (стт) и временным сопротивлением (сг„) стали. В дальнейшем комитет NG-18 американской газовой ассоциации (AGA), с целью уточнения значения этого параметра, на базе института Баттеля провел серию испытаний полномерных труб (несколько сотен) с дефектами, полученными в процессе эксплуатации и нанесенными искусственно. Трубы разрушались избыточным давлением с фиксацией величины последнего. Следует отметить, что такого рода испытания проводятся по настоящее время с целью дальнейшего уточнения значения указанного параметра.

У полых деталей, вроде труб, подвергающихся растягивающим напряжением или сложным напряжениям о преобладанием растягивающих, состояние внутренней поверхво?тн_ играет такую же важную роль, как и наружной. Внутренние поверхности таких деталей следует подвергать упрочняющей обработке и тщательно контролировать ш наличие

Чистый алюминий стоек к коррозионному растрескиванию под напряжением. Если сплав типа дуралюмина находится под растягивающим напряжением в присутствии влаги, он может растрескиваться вдоль границ зерен. Как отмечалось выше, сенсибилизация сплава термической обработкой увеличивает его склонность к такому разрушению. При .старении сплава при 160— 205 °С максимальная склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением возникает до того, как прочность на разрыв -достигает наибольшего значения [28]. Следовательно, при проведении термической обработки лучше стремиться к тому, чтобы сплав был несколько излишне состарен, чем состарен недостаточно.

Исследование независимости от контура /-интеграла в упруго-пластическом теле предпринималось неоднократно [165]. Большинство исследователей пришло к выводу, что интеграл не зависит от контура в рамках не только деформационной теории, но и теории течения. На рис. 13.19 показаны значения /-интеграла для разных контуров с эффективными радиусами г8ф (сначала прп нагружепии полосы с краевой трещиной растягивающим напряжением О, а затем трехточечпым изгибом моментом) [165].

Здесь предполагается, что предельное критическое напряжение ос зависит от концентрации водорода С в данном микрообъеме [381]. Расчет напряженно-деформированного состояния в окрестности вершины трещпны [368] (рис. 47.3) показывает, что при х "^ 6 эффективное напряжение ое/ определяется практически растягивающим напряжением ау, имеющим максимум при х — = xm~2f>, а при z ^ 6 в зависимости от значения параметра ос в соответствии с (47.20) доминирующим фактором для напряжения о,; может оказаться интенсивность деформаций ел (см. рис. 47. 5, а). Это, в частности, означает, что в отсутствие водорода, когда Ос можно считать константой, критическое условие (47.20)" может быть выполнено при достижении в окрестности вершины трещины предельных деформаций ер или напряжений о„. В связи со сказанным известные микромеханическне критерии вязкости разрушения [253], основанные на понятиях критической деформации или критического напряжения, можно считать предельными случаями более общего критерия, получающегося из условия (47.20). Однако, если в отсутствие водорода соответствие какой-либо микромеханической модели вязкости разрушения (деформационной пли силовой) данному материалу достаточно стабильно и определяется преимущественно свойствами самого сплава, то при водородном охрупчивашга реализация этого соответствия существенно зависит от распределения водорода вблизи вершнпы трещины и его влияния на значение ос.

Используется [50] и более простое выражение для связи напряжения течения с растягивающим напряжением в шейке

По мере перехода от зоны ЗК с максимальным растягивающим напряжением к ее центральному отверстию, где она располагается на валу редуктора, напряжения от контакта зубьев уменьшаются из-за их перераспределения между соседними зубьями и ограниченным перемещением или возможной деформацией самих зубьев. При этом динамические напряжения от вращения ЗК возрастают и нарастает максимальный уровень коэффициента интенсивности напряжения, если рассматриваемая траектория изменения напряжений вдоль радиуса колеса совпадает с траекторией возрастающей длины усталостной трещины. По мере продвижения усталостной трещины от периферии ЗК к ее оси происходит нарастание асимметрии цикла нагружения при уменьшении амплитуды переменных напряжений. Возникает естественный вопрос о длительности процесса зарождения и последующего роста трещины на основе анализа вида повреждающего цикла нагружения, который определяет продвижение трещины в ЗК за один цикл запуска и остановки двигателя.

Кук и Гордон [11] провели расчеты для изотропного случая и отметили, что отношение между наибольшим продольным растягивающим напряжением и наибольшим поперечным растягивающим напряжением равно примерно пяти для большинства геометрий трещины. Кроме того, около трещины возникает концентрация касательных напряжений, действующих в направлении, параллельном приложенной нагрузке, которые всегда оказываются несколько больше поперечных растягивающих напряжений. Таким образом, если материал имеет плоскости слабины, расположенные параллельно приложенной нагрузке, существует тенденция возникновения расслаивания от кончика надреза вдоль этих плоскостей раньше, чем трещина начнет распространяться нормально к ним и направлению максимальных растягивающих напряжений (рис. 13).

Разрушение пружинок от коррозионного растрескивания показано на рис. 11. Причина разрушения вызвана совместным одновременно действующими растягивающим напряжением и коррозионной средой при 100-процентной относительной влажности при наличии в ней H2S. Высокое содержание углерода в материале пружинки также способствовало быстрому разрушению. О вредном влиянии углерода на напряженный металл отмечается во многих работах. В работе [84 ] показано, что мягкие стали с содержанием углерода до 0,3 % в среде, содержащей 15 % H2S, разрушались только спустя 2000 ч.

закалки в масло с последующим отпуском при температуре 550 °С склонна к межкристаллитной коррозии (рис. 13). Особенно четко это разрушение проявляется при испытании по методу AM с дополнительным растягивающим напряжением 0,80ат на установке Инк-1 системы ЦНИИТмаш [631.

В работе изучены температурно-силовые условия проявления эффекта сверхпластичности сплавов типа Г20 (~20% Мп, ~0,05% С, остальное — железо) с помощью установки ИМАШ-9-66. Образцы сечением 2,5X2 мм и длиной калиброванной рабочей части 10 мм, изготовленные из закаленных от 1050° С в воду заготовок, нагревали до температуры 900° С, значительно большей температуры конца обратного е-^упревращения (А/8~*т=230° С). Образцы в аустенитном состоянии охлаждались до температуры 200° С и нагружались постоянным растягивающим напряжением от 0 до 20 кгс/мм2 (ниже условного предела текучести приданной температуре). При последующем охлаждении непрерывно фиксировалась с точностью до 0,01 мм длина образцов с помощью , часового индикатора на подвижной тяге установки. Скорость нагрева и охлаждения составляла 20°/мин.