Воздействии окружающей

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

Выражение (3.19) допустимо использовать только для больших структур, когда в материале имеются несколько значительных начальных или производственных дефектов, которые при воздействии напряжений развиваются в трещины значительно быстрее, чем другие дефекты, или если конструктивные элементы усиливают локальные напряжения, приводящие к быстрому росту трещин. При указанных выше условиях в практических расчетах допустимо принимать N0~Q, так как в этих случаях N0 -С Nc; Л/т = 0.

Распределение напряжений, возникающих при качении со скольжением, показано на рис. 21. Усталостная трещина появляется, когда максимальные подповерхностные касательные напряжения превосходят предел выносливости материала, а развивается параллельно поверхности. В конечном итоге усталостная трещина приводит к отделению части металла и образованию оспинки выкрашивания. При реверсивном воздействии напряжений усталостные трещины развиваются по нормали к поверхности в глубь металла. В идеальной атомной решетке, свободной от приложенных или остаточных напряжений, атомы находятся в равновесном состоянии под действием внутренних сил. Однако реальная атомная решетка металлов геометрически несовершенна из-за наличия в ней местных дислокаций. Приложенные внешние силы приводят к перемещению атомов в новые положения, что вызывает пластическую деформацию и наклеп. Увеличение пластической деформации за предел текучести приводит к возникновению и развитию трещин. Масло, попадаемое в трещину, играет роль гидравлического клина, ускоряющего процесс развития трещины.

Ко второй группе можно отнести антикоррозионные мероприятия, связанные с поверхностной обработкой изделий и нанесением на них антикоррозионных покрытий. Некоторые виды поверхностной обработки являются радикальным методом подавления коррозионных процессов, в том числе при воздействии напряжений, и хорошо зарекомендовали себя на практике. Особенно эффективны анодные покрытия. Так, термическое цинкование элементов опор высоковольтных линий электропередач с последующей покраской обходится примерно на 10 % дороже, чем нанесение двух слоев сурика, мастики и двух слоев краски, однако ежегодные эксплуатационные расходы из расчета на 1 м2 в три раза ниже [4].

Для выяснения влияния дополнительного старения при одновременном воздействии напряжений (динамическое старение) часть образцов подвергалась отпуску в тех же условиях, но без приложения нагрузки. Дополнительный отпуск при температурах от 350° G до 600" С в течение 1—4 ч не привел к заметному изменению пределов прочности, текучести и упругости, твердости и электросопротивления.

знойную стойкость в агрессивных средах особенно в аммиачной и ртутной, низкие упругие свойства и, вследствие этого, значительный гистерезис (3—5%), нестабильность механических свойств при длительном воздействии напряжений и температуры. Сильфоны из полутомпака могут работать при температурах от — 60 до + 100° С. Сильфоны из полутомпака Л80 подвержены саморастрескиванию под влиянием остаточных внутренних напряжений. Этот материал следует рекомендовать для сильфонов, работающих как упругое соединение без коррозионных сред.

Наличие расточки труб при стыковке ухудшает условия работы трубопроводов, так как является причиной местного ослабления сечения в районе сварного стыка. Подобные ослабления наиболее опасны при воздействии напряжений изгиба, приводящих, как показано рядом работ, к локализации деформаций в районе сварного стыка. При этом чем больше глубина расточки и меньше отношение ее суммарной длины к диаметру трубы, тем величина локальных деформаций больше. Для сварных соединений, обладающих малым запасом деформационной способности в условиях изгиба, и, в первую очередь, для сварных соединений аустенитных сталей наличие локальных деформаций значительной величины может привести к преждевременным разрушениям в районе сварного стыка. Поэтому для аустенитных паропроводов необходимым условием, повышающим их работоспособность, является подбор близких по размеру труб при стыковке с целью уменьшения размеров расточки. Для уменьшения величины локальных деформаций в районе сварного стыка может быть предусмотрена также калибровка концов труб. При проектировании трубопроводов должна быть учтена возможность их изготовления при использовании рационального технологического процесса. Последний должен предусматривать разделение трубопровода на отдельные участки (плети), свариваемые в свободном состоянии, а также минимальное количество замыкающих стыков, свариваемых в условиях «большой жесткости.

Выражение (3.19) допустимо использовать только для больших структур, когда в материале имеются несколько значительных начальных или производственных дефектов, которые при воздействии напряжений развиваются в трещины значительно быстрее, чем другие дефекты, или если конструктивные элементы усиливают локальные напряжения, приводящие к быстрому росту трещин. При указанных выше условиях в практических расчетах допустимо принимать JV0^0, так как в этих случаях Л/о <С Nc; AfT=0.

Распределение напряжений, возникающих при качении со скольжением, показано на рис.21. Усталостная трещина появляется, когда максимальные подповерхностные касательные напряжения превосходят предел выносливости материала, а развивается параллельно поверхности. В конечном итоге усталостная трещина приводит к отделению части металла и образованию оспинки выкрашивания. При реверсивном воздействии напряжений усталостные трещины развиваются по нормали к поверхности в глубь металла. В идеальной атомной решетке, свободной от приложенных или остаточных напряжений, атомы находятся в равновесном состоянии под действием внутренних сил. Однако реальная атомная решетка металлов геометрически несовершенна из-за наличия в ней местных дислокаций. Приложенные внешние силы приводят к перемещению атомов в новые положения, что вызывает пластическую деформацию и наклеп. Увеличение пластической деформации за предел текучести приводит к возникновению и развитию трещин. Масло, попадаемое в трещину, играет роль гидравлического клина, ускоряющего процесс развития трещины.

Высоколегированная сталь мар-тенситного и мартенситно-фер-ритного классов. К недостаткам аустенитной стали относится склонность к образованию трещин при совместном воздействии напряжений и коррозионной среды (коррозионное растрескивание) и образование кольцевых трещин в околошовной зоне сварных соединений вследствие резкого снижения пластичности некоторых участков околошовной зоны при нагреве. Аустенитная сталь дорога из-за высокого содержания никеля.

Влияние внешних сил на мартенситное превращение не ограничивается только простым смещением температуры превращения. На рис. 1.29 показаны кривые напряжение — деформация при растяжении монокристаллических образцов из сплава, % (по массе): Си—14.0AI—4,2Ni при разных температурах испытания в направлении приблизительно (001 >о исходной фазы. Характерной особенностью является то, что в зависимости от температуры испытаний кривые состоят из двух или большего числа ступеней. Методами нейтронографического и рентге-ноструктурного анализов при воздействии напряжений установлено, что каждая стадия обусловлена мартенситным превращением, отмеченным на рисунке. Указанные на этом рисунке фазы у\, &'[, &\ и ai -это мартенсит, имеющий кристаллическую структуру, показанную на рис. 1.30, (б—д]. Периоды решетки каждой из этих фаз приведены [17] ниже:

Представлены методологические основы установления предельного состояния элементов конструкции ВС гражданской авиации и их силовых установок. Изложены принципы использования методов и средств иеразрушающего контроля на разных этапах эксплуатации ВС с учетом их разрешающей способности. Интегрированы в единую методологию представления физики металлов, мезомеханики разрушения, фрактографии и синергетики о процессах роста усталостных трещин, позволившие ввести единое их описание для сплавов на основе Al, Ti, Fe, Ni и Mg. Обсуждены и систематизированы синерге-тические критерии, принципы, модели, методы и способы управления ростом усталостных трещин в элементах конструкций при одноосном, асимметричном многоосном синфазном и несинфазном нагружении, а также комплексном температурном, разночастотном и агрессивном воздействии окружающей среды. Особое внимание уделено влиянию формы цикла нагружения на процесс разрушения, включая длительную выдержку при постоянной нагрузке сплавов Ti и Ni. Изложена методология определения длительности роста усталостных трещин в эксплуатации, на основе которой в результате анализа, измерений и систематизации параметров рельефа излома обобщены закономерности роста усталостных трещин в титановых дисках компрессоров двигателей, дисках турбин, лопатках из сплавов Al, Ti и Ni, в лопастях несущих и воздушных винтов, в сосудах под давлением, в зубчатых колесах и корпусах редукторов вертолетов, в стыковочных болтовых узлах, шлицевых соединениях, валах, силовых элементах конструкции планера, рычагах, а также в элементах конструкции стоек шасси самолета.

нии бронзовой втулки в отверстии под ось. В результате этого на поверхности отверстия возникали прижоговые межзеренные трещины (рис. 1.14). Далее происходило медленное подрастание трещины, также межзеренной, при активном коррозионном воздействии окружающей среды с переходом к быстрому разрушению (долому) детали после достижения критической длины трещины. Проворачивание втулки было обусловлено конструктивной непроработанностью ее фиксирования при более интенсивном нагружении узла за счет более

Снижение частоты приложения нагрузки даже при комнатной температуре и стандартной влажности 70-80 % сопровождается возрастанием длительности нахождения вершины трещины в раскрытом состоянии. Следствием этого является более продолжительное воздействие окружающей среды в вершине трещины, где выделяется большое количество тепла в результате формирования зоны пластической деформации. Тепловой процесс вызывает даже в обычной воздушной среде диссоциацию паров воды, что сопровождается выделением свободного водорода и кислорода. Оба газа проникают в материал, вызывая его охрупчи-вание и формируя окислы. В зависимости от сродства материала с выделяющимися в результате диссоциации паров воды газами могут быть сформированы многообразные продукты взаимодействия, а также разное количество газов может проникнуть внутрь самого материала и уже там образовать продукты взаимодействия или остаться в виде молекул, например, на границах раздела зерен, субзерен или фаз. Поэтому при воздействии окружающей среды на рост трещины может быть реализован процесс внутри-, межзеренного и смешанного по телу и по границам зерен разрушения.

Исследования сталей бейнитного класса, используемых для изготовления сосудов под давлением при одновременном воздействии' окружающей среды и температуры, показали, что в этом случае существенную роль в продвижении трещины играет механизм динамического деформационного старения (ДДС) [123]. Он характерен для сероводородной среды H2S, в которой при повышенной температуре имеют место процессы, представленные на рис. 7.32. Механизм ДДС связан с проникновением водорода в металл, его охрупчивани-ем и активизацией процесса скольжения. При этом доминирующим механизмом разрушения является раскалывание материала. Процесс ДДС начинает доминировать в вершине трещины при большей температуре окружающей среды с возрастанием скорости деформации.

Здесь рассматриваются только причины выхода из строя компрессорных машин из-за чисто коррозионного воздействия или совместно с механическими напряжениями (коррозионно-механи-ческого). Коррозия металлов — это самопроизвольный процесс разрушения их при воздействии окружающей среды. Причина коррозии — термодинамическая неустойчивость металла в данной среде, когда переход из металлического состояния в химическое соединение происходит с уменьшением свободной энергии. Для предотвращения этого естественного с точки зрения термодинамики процесса приходится прилагать большие усилия, расходовать огромные средства, но тем не менее полностью защитить металлы от коррозии пока не всегда удается. Ведь с помощью различных способов защиты лишь удерживают металл в состоянии неустойчивого равновесия с окружающей средой (исключение составляют благородные металлы). Стоит только несколько^изменить агрессивность среды, ослабить степень защиты или ухудшить качество металла, как это равновесие нарушится и начнется коррозионный процесс.

Новый материал стал незаменимым для производства обтекателей — одной из самых ответственных деталей современного летательного аппарата, которая не только рассекает воздух, но и защищает приборы управления от неблагоприятных воздействии окружающей среды. А воздействия могут быть самыми разными — здесь и резкие перепады температур и давления, и вибрация. Даже капли дождя опасны для аппарата, летящего со сверхзвуковой скоростью. У материала, из которого делают обтекатели, должны быть определенные и строго постоянные диэлектрические свойства — он должен пропускать радиоволны, длято-

В общем случае большинство механических свойств стали можно улучшить, удаляя остаточные примеси или регулируя их содержание. Это, по-видимому, справедливо и в отношении охрупчивания при воздействии окружающей среды. Например, вакуумный переплав повышал стойкость мартенситной стали 410 к водородному .растрескиванию [7] и увеличивал долговечность 30%-ной хромистой стали при коррозионной усталости в условиях статического на-гружения. Особенно вредными примесями являются сера и фосфор [9, 10], что может иметь отношение к тесной связи между водородным охрупчиванием и хрупкостью, вызванной отпуском [И, 12].

Рассмотрим два случая работы клапана: нажатие клапана на седло при наличии под клапаном сжатого воздуха и при отсутствии разности давлений по обе стороны клапана (работа без уплотняющей среды). Рассмотрим представленный на рис. 29 разрез плоского уплотнителя. Чистая поверхность клапана и седла обычно покрыты слоем адсорбированных (присоединенных) из окружающей среды молекул, что также оказывает влияние на процессы истечения рабочей среды. При длительном воздействии окружающей среды слой адсорбированных молекул увеличивается1

Появление новых методов и средств определения структуры, строения и состава поверхностных слоев, возникающих в процессе трения, позволяет расширить научные и прикладные исследования в области граничной смазки, химико-физических свойств присадок к маслам. Важным является получение тонких поверхностных пленок на поверхностях трения под влиянием контактных давлений, температур, временного фактора, химического взаимодействия материалов и смазочных сред, при воздействии окружающей среды. На всех стадиях формирования граничных слоев решающее влияние имеют адсорбционные процессы, кинетика образования и разрушения поверхностных пленок. Целесообразно получить реологические уравнения для граничных смазочных слоев при высоких давлениях, скоростях сдвига, температурах с учетом анизотропии свойств.

Следует проводить анализ типов отказов критических элементов и узлов. Этот анализ имеет целью определить тип и физическую природу отказов компонентов и узлов и относительную частоту их появления. Результаты испытаний на надежность исследуются для определения типов первичных отказов, происходящих при воздействии окружающей среды.

В соединениях, рабочие поверхности которых испытывают контактные напряжения в условиях колебательных тангенциальных микросмещений из-за упругих деформаций или люфтов, может происходить изнашивание от фреттинг-коррозии. Циклическое раскачивание выступов микронеровностей контактирующих поверхностей в конце концов приводит к их усталости и обламыванию. Оставаясь в зоне контакта, они производят микрорезание при одновременном коррозионном воздействии окружающей