Возникновение пластических

Предварительная перегрузка в процессе гидравлического испытания (опрессовки) оборудования и трубопроводов (испытательное давление больше рабочего рр) приводит к изменению геометрии, свойств и напряженного состояния металла в окрестности дефектов. Эти изменения в основном связаны с возникновением в зоне дефектов локальных пластических деформаций и могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние сопротивлению разрушения. Одним из положительных эффектов опрессовки является снятие сварочных напряжений. Установлено [4], что снятие сварочных напряжений возможно, когда напряжение от внешней нагрузки он достигает предела текучести металла ат. Кроме этого, в окрестностях острых дефектов происходит снижение степени концентрации напряжений из-за притупления их вершины концентратора, возникновение остаточных напряжений сжатия и снижение изгибающих моментов при последующем нагружении рабочим давлением. К отрицательным эффектам предварительной перегрузки следует отнести докри-тический рост трещины, повышение чувствительности металла к деформационному старению, коррозии и др. Это обязывает производить эксплуатационные характеристики конструктивных элементов с учетом эффектов испытаний (опрессовки).

Фенопласты и полиамиды набухают в воде (водопоглощение после длительного соприкосновения с водой до 15°„ по массе). Фторопласты отличаются ползучестью (возникновение остаточных деформаций под длительным воздействием сравнительно небольших напряжений).

явились остаточные (пластические) деформации. Возникновение остаточных деформаций может привести к нарушению нормальной работы конструкции, и поэтому они недопустимы.

Случаи разрушения сварных соединений после пуска объектов в эксплуатацию отмечены на участке трубопровода неочищенного природного газа от УКПГ-16 до ОГПЗ и его продолжении на территории завода. Трубопровод сооружен из труб 530x22 мм (низколегированная спокойная сталь марки МВ 54) фирмы Маппезтапп (Германия). Трубы предназначались для сооружения обвязочных технологических трубопроводов и компрессорных станций, эксплуатировать которые предполагалось в обычных и северных климатических условиях при давлениях 5,5-7,5 МПа. Использование труб в условиях контакта с сероводородсодержащими средами было согласовано с отраслевым научно-исследовательским институтом. Для установления причин разрушения кольцевых швов исследовали металл монтажного стыка с трещиной по оси шва длиной 250 мм. Установлено, что основной металл труб обладал высокой коррозионной стойкостью, а по химическому составу и механическим свойствам соответствовал требованиям, предъявляемым к сталям средней прочности, которые предназначены для эксплуатации в сероводородсодержащих средах. Металл сварного соединения (за исключением корневого шва) по химическому составу и механическим свойствам соответствовал требованиям нормативных документов. Механические свойства корневого шва не определяли из-за отсутствия образцов, но результаты металлографического анализа оказались неудовлетворительными. По-видимому, зарождение трещины в шве произошло в результате образования и последующего слияния подсолидус-ных горячих трещин в корневом шве, чему способствовали высокие остаточные сварочные напряжения и наличие непровара в корне шва. Возникновение остаточных напряжений и горячих трещин обусловлено, вероятно, отсутствием предварительного подогрева кромок перед сваркой и несоблюдением технологии отпуска сварных соединений.

Нетрудно понять, что при увеличении нагрузки конструкция или отдельная ее деталь может разрушиться. Ясно, что конструкция должна быть рассчитана таким образом, чтобы опасность разрушения была исключена, т. е. прочность конструкции и отдельных ее элементов была бы обеспечена. Но не только разрушение в буквальном смысле слова, но и возникновение остаточных деформаций, которое, как было указано, недопустимо, рассматривают как нарушение прочности.

дельных ее элементов была бы обеспечена. Но не только разрушение в буквальном смысле слова, но и возникновение остаточных деформаций, которое, как было указано, обычно недопустимо, рассматривают как нарушение прочности.

Широко применяемые конструкционные материалы — такие, как сталь, чугун, пластмассы, цветные металлы и др. — в пределах практически допустимых для конструкций нагрузок получают настолько малые остаточные деформации, что ими можно пренебречь. Нарушением прочности конструкции считают не только ее разрушение в буквальном смысле слова или появление трещин, но и возникновение остаточных деформаций. Как правило, при проектировании размеры элементов конструкций назначают таким образом, чтобы возникновение остаточных деформаций было исключено.

В пределах одного метода на возможность возникновения дефектов основное влияние оказывают обычно режимы обработки (см. рис. 17). Например, при шлифовании имеется опасность при-жогов — местных изменений структуры поверхностного слоя ме-т^лла, как следствие высоких мгновенных температур, возникающих в зоне резания. В зоне прижога происходят структурные изменения, например, в виде отпуска металла или закалки с отпуском, изменение микротвердости и возникновение остаточных напряжений. Для каждого материала имеется температура прижого-

Если снять силу Р (разгрузить конструкцию), то в зависимости от величины этой силы, материалов и размеров балки и тяги могут представиться два случая: 1) балка и тяга полностью восстанавливают свои первоначальные формы и размеры, т. е. в конструкции при заданной нагрузке возникают лишь упругие деформации; 2) деформации балки и тяги уменьшаются, но система остается в деформированном состоянии, т. е. в конструкции при заданной нагрузке возникают наряду с упругими и остаточные (пластические) деформации. Возникновение остаточных деформаций связано с нарушением нормальной работы конструкции, что недопустимо. Способность конструкции, а также ее частей и деталей выдерживать заданную нагрузку не разрушаясь и без появления остаточных деформаций называют прочностью.

3. Необходимо оценить роль покрытия в изменении вязкости разрушения - основного металла. С одной стороны, стеснение пластической деформации, увеличение концентрации поверхностных дефектов, возникновение остаточных напряжений растяжения, создание дополнительных препятствий для дислокаций на границе с основным металлом — все эти обстоятельства, возникшие при формировании покрытия, должны снизить уровень вязкости разрушения. С другой — ряд положительных факторов (благоприятные на-

Вообще говоря, матрица и частицы имеют различные термические расширения, что вызывает возникновение остаточных термических напряжений внутри и вокруг дисперсных частиц в процессе охлаждения ниже температуры изготовления композита. Теоретически показано, что величина и распределение этих напряжений для данной формы частиц зависят только от различий в термическом расширении от упругих свойств двух фаз, а также от изменения температуры [57]. Таким образом, напряжения не зависят от размера частицы, что наиболее важно в этом обсуждении.

Таким образом, возникновение пластических деформаций в окрестности вершины трещиноподобных дефектов способствует к снижению концентрации напряжений, что должно положительно сказываться на характеристиках работоспособности элементов сосудов и аппаратов.

В разделе 5.2 дан анализ кинетики МХПМ и долговечности конструктивных элементов при упругих деформациях. За долговечность конструктивных элементов принималось время, в течение которого первоначальное эквивалентное напряжение достигает своего предельного значения, равного пределу текучести. Однако возникновение пластических деформаций не вызывает разрушения. После наступления текучести констрктивный элемент может сопротивляться действию внешних сил до тех пор, пока деформации (напряжения) не достигнут некоторого критического значения, вызывающего разрушение. В этом случае анализ долговечности значительно усложняется, поскольку кинетика МХПМ определяется двумя фактора-йи: напряжениями и деформацией. Кроме того, пластиче-ckaa деформация, наряду с усилением коррозионного растворения металла, приводит к заметному деформационному утонению стенок оборудования.

В разделе 2.2. дан анализ кинетики МХПМ и долговечности конструктивных элементов при упругих деформациях. За долговечность конструктивных элементов принималось время, в течение которого первоначальное эквивалентное напряжение достигает своего предельного значения, равного пределу текучести. Однако возникновение пластических де-формапий не вызывает разрушения. После наступления текучести конструктивный элемент может сопротивляться действию внешних сил до тех пор, пока деформации (напряжения) не достигнут некоторого критического значения, вызывающего разрушение. В этом случае анализ долговечности значительно усложняется, поскольку кинетика МХПМ определяется двумя факторами: напряжениями и деформацией. Кроме этого, пластическая деформация, наряду с усилением коррозионного растворения металла, приводит к заметному деформационному утонению стенок оборудования.

Как правило, возникновение пластических деформаций является недопустимым, а потому рассматривается как выход из строя детали1).

При интенсивных термомеханических и динамических воздействиях в наиболее нагруженных элементах конструкций АЭУ, в зонах их конструктивных неоднородностей возможно возникновение пластических деформаций. На зависимости между напряжениями и деформациями в этом случае заметное влияние оказывают уровни температур и скорости деформирования. Влияние скоростей деформирования становится особенно существенным при высоких температурах и радиационном облучении [33, 34] .

ствующих режиму штатного расхолаживания, с сейсмическими (§ 2 гл. 6) возможно возникновение пластических деформаций в сечениях, что необходимо учитывать при оценке ресурса конструкций.

влияния на величину критической температуры масла при определении ее температурным методом на машине КТ-2. При нагрузках свыше 250 кг/см2 предположительное возникновение пластических деформаций в поверхностном слое медного образца в данных условиях испытания приводит к облегчению разрушения граничного слоя масла и в результате этого к снижению величины критической температуры.

Причинами возникновения сварочных напряжений являются неравномерность распределения температуры при сварке и жесткость свариваемых элементов, препятствующая свободному развитию тепловых деформаций и вызывающая возникновение пластических деформаций. При сварке закаливающихся сталей на развитие сварочных напряжений влияют также структурные превращения в шве и зоне термического влияния, сопровождающиеся изменением объема. В сварных соединениях разнородных сталей проведение термической обработки приводит к появлению нового вида термических внутренних напряжений, обусловленных разностью коэффициентов линейного расширения свариваемых деталей (п. 5 главы II).

Таким образом, возникновение пластических деформаций в окрестности вершины трещи ноподобных дефектов способствует снижению концентрации напряжений, что должно положительно сказываться на характеристиках работоспособности элементов трубопроводов.

В критерии Писаренко-Лебедева в отличие от критерия Мора учитывается влияние среднего главного напряжения на возникновение пластических деформаций и не предполагается, что наибольшее а\. и наименьшее стз главные на-

Пример 3.1. На рис. 3.4, виг сплошными линиями и также в табл. 3.3 дано распределение напряжений и перемещений в диске, полученных при учете пластических деформаций методом переменных параметров упругости. Расчет этого диска в упругой области дан в примере 1.2. Кривые деформирования материала — напряжения и деформации для некоторых температур приведены в табл. 3.1. Промежуточные значения определяются методом линейной интерполяции. Поперечное сечение диска и распределение температуры показаны на рис. 3.4, а и б. Геометрические характеристики и другие параметры диска приведены в § 4 (пример 1.2). На рис. 3.4, в штриховыми линиями для сравнения показаны напряжения упругого расчета. Учет пластических деформаций может существенно изменить распределение напряжений по сечениям диска. Возникновение пластических деформаций в зоне внутреннего отверстия изменяет также картину перемещений в диске. При упругопластическом расчете